UFSC 2020 — questão 29 de Física

Gabarito 38Magnetismo — indução eletromagnética no anel magnético para aparelhos auditivosVestibular · Prova 2 · caderno amarelo (somatória)
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 29 de Física do UFSC 2020

Enunciado em texto

O sistema de anel magnético foi criado para possibilitar maior inclusão social às pessoas utilizadoras de aparelhos auditivos porque ele permite que elas superem alguns desafios encontrados em espaços públicos, auditórios e salas de reuniões, como a presença de ruído de fundo, a reverberação do local e a distância da fonte sonora, que reduzem a capacidade de ouvir com clareza. O sistema consiste de um anel, formado por um fio isolado colocado ao longo do perímetro do ambiente, de um amplificador e de um microfone (Figura A). O som captado é amplificado e enviado em forma de corrente variável através do anel. Quando a corrente variável flui através do anel, um campo magnético é criado dentro do ambiente. Se o usuário de aparelho auditivo mudar o aparelho auditivo para a posição T, a bobina no aparelho auditivo (Figura B) interage com o campo magnético e cria uma corrente variável novamente. Esta, por sua vez, é amplificada e convertida pelo aparelho auditivo em som. O campo magnético dentro da área do anel é forte o suficiente para permitir que a pessoa com o aparelho auditivo se mova livremente pela sala e ainda receba o som em um nível de audição confortável.

[Figura A: uma sala de reuniões com uma mesa e pessoas sentadas; um microfone no teto ligado a um amplificador na parede, e um fio (o “ANEL”) que contorna todo o perímetro do chão da sala. Figura B: um aparelho auditivo transparente, com um destaque ampliado mostrando a “BOBINA” no seu interior.]

Disponível em: https://www.c-tec.com/hearing-loop-systems e em: https://hearinghealthmatters.org. [Adaptado]. Acesso em: 16 set. 2019.

Sobre o assunto abordado e com base nas figuras e no exposto acima, é correto afirmar que:

(01) a corrente elétrica variável que percorre o anel produz um campo magnético estacionário no espaço ao seu redor.

(02) quando o anel é percorrido por uma corrente elétrica variável, ele produz um fluxo magnético variável no ambiente.

(04) quando a bobina do aparelho auditivo está imersa no campo magnético produzido pela corrente variável que percorre o anel, surge nela uma corrente elétrica induzida.

(08) quando a bobina do aparelho auditivo está imersa no campo magnético produzido pela corrente variável que percorre o anel, ela produz um campo magnético que sempre contribuirá para aumentar o fluxo magnético em que está imersa.

(16) o som captado se propaga no interior do fio com velocidade de 340 m/s.

(32) segundo a Lei de Biot-Savart, o campo magnético em um ponto P, produzido por uma corrente constante I que passa por um fio retilíneo, depende da distância R do fio ao ponto.

(Enunciado e figura: Vestibular UFSC/UFFS 2020 — UFSC/COPERVE.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Comissão Permanente do Vestibular (COPERVE).

Resolução comentada

O que a questão pede: acompanhar o sinal do microfone até o aparelho auditivo: corrente variável → campo variável → corrente induzida.

(01) Falsa. O campo magnético acompanha a corrente que o cria: se a corrente varia, o campo também varia. Não é estacionário.

(02) Verdadeira. O campo do anel varia no tempo, e portanto o fluxo magnético através de qualquer superfície no ambiente (como a da bobina do aparelho) também varia.

(04) Verdadeira. Fluxo variável na bobina gera força eletromotriz induzida, ε=−N Δϕ/Δt\varepsilon = -N\,\Delta\phi/\Delta t (lei de Faraday, no formulário da prova), e, com o circuito fechado, corrente induzida, que reproduz o sinal do microfone.

(08) Falsa. Pela lei de Lenz, o campo da corrente induzida se opõe à variação do fluxo: quando o fluxo aumenta, ele tende a diminuí-lo, e vice-versa. Não contribui “sempre para aumentar”.

(16) Falsa. No fio não viaja som (onda mecânica no ar), e sim um sinal elétrico; o som é convertido em corrente pelo microfone e reconvertido em som no aparelho. 340 m/s é a velocidade do som no ar.

(32) Verdadeira. Para um fio retilíneo longo, B=μ0i/(2πd)B = \mu_0 i/(2\pi d): o campo diminui com a distância ao fio.

⚠️ A armadilha: a (08). O sinal de menos na lei de Faraday é a lei de Lenz: a corrente induzida sempre “reage contra” a variação, nunca a reforça.

A ideia em uma frase: corrente variável no anel → fluxo variável na bobina → corrente induzida no aparelho, que se opõe à variação (Lenz) mas carrega o sinal.

Resposta: soma 38 (02 + 04 + 32).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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