UFU 2020-2 — questão 24 de Física
Enunciado em texto
Uma prática muito comum nas escolas é a montagem de um motor elétrico rudimentar simples conforme o indicado na Figura A. Ele é constituído de uma pilha comum, suporte de arames que podem ser de clips de papel, um fio condutor enrolado em formato de uma bobina e um imã permanente. Quando ligado, após um pequeno empurrão inicial e dependendo das condições de montagem, ele gira transformando energia elétrica em energia mecânica (Figura B).
[Figura A: foto do motor montado sobre um bloco de madeira: uma “Pilha” deitada, cujos polos estão ligados a dois “Suporte de Arame” dobrados; apoiada nos suportes, a “Bobina — Fio condutor enrolado”, uma espira circular de várias voltas; logo abaixo da bobina, sobre a madeira, um “Imã Permanente” em forma de disco. Figura B: o mesmo motor funcionando, com a bobina borrada por estar girando.]
Disponível em: http://www.cienciamao.usp.br/tudo/exibir.php?midia=lcn&cod=_montagemdeummotoreletric. Acesso em: 17 fev. 2020.
Qual é a explicação física para a geração do movimento de rotação do motor elétrico?
A) A variação do campo magnético do imã interage com a corrente elétrica da bobina e gera a diferença de potencial necessária para a rotação.
B) A diferença de potencial da pilha interage com o campo elétrico variável na bobina e gera o torque necessário para a rotação.
C) A corrente elétrica que percorre a bobina interage com o campo magnético do imã e gera as forças necessárias para a rotação.
D) O polo magnético do imã interage com os polos elétricos da pilha e gera a corrente elétrica necessária para a rotação.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2020-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).
Resolução comentada
O que a questão pede: o fenômeno que faz a bobina girar.
Passo 1 — a corrente. A pilha, ligada à bobina pelos suportes de arame, faz circular uma corrente elétrica nas espiras.
Passo 2 — a força magnética. Um fio com corrente dentro de um campo magnético sofre força magnética:
O ímã, logo abaixo, cria o campo. Nos dois lados da espira a corrente tem sentidos opostos, então as forças também têm sentidos opostos e formam um binário: é o torque que faz a bobina girar. Assim, a energia elétrica da pilha vira energia mecânica de rotação.
Passo 3 — por que ela continua girando. Nesse motor escolar, costuma-se raspar o verniz isolante de só metade de uma das pontas do fio: a corrente passa apenas em meia volta e é cortada na outra metade, quando o torque inverteria o sentido. A bobina segue por inércia e o ciclo se repete (por isso o “empurrão inicial” e o “dependendo das condições de montagem”).
Por que não as outras: (A) o campo do ímã é constante, e quem fornece a ddp é a pilha, não o ímã; (B) a ddp não “interage com campo elétrico” para dar torque: o torque é magnético; (D) polos magnéticos não interagem com os “polos elétricos” da pilha, e a corrente vem da pilha, não do ímã.
⚠️ A armadilha: a alternativa A, que lembra a indução eletromagnética (campo variável gerando ddp), que é o princípio do gerador, não do motor. No motor, a corrente já existe e é a força magnética sobre ela que produz o movimento.
A ideia em uma frase: motor elétrico: corrente dentro de campo magnético sofre força, e as forças nos lados da bobina a fazem girar.
Resposta: alternativa C (a corrente na bobina interage com o campo do ímã e gera as forças da rotação).
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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