UFU 2024-2 — questão 22 de Física
Enunciado em texto
Um estudante realiza um experimento no qual uma bobina é ligada a um circuito elétrico que, por sua vez, é conectada a uma tomada residencial comum. Próximo a uma das extremidades da bobina, ele coloca uma espira com um amperímetro capaz de indicar diversas propriedades da corrente elétrica. A figura a seguir representa o experimento montado.
[Figura: à direita, uma caixa com o rótulo “Tensão de uma tomada residencial comum”, ligada por dois fios a uma bobina (fio enrolado sobre um núcleo retangular); num dos fios há um resistor R. À esquerda da bobina, perto de uma de suas extremidades, há uma espira oval (“Espira”), sem ligação elétrica com a bobina; os terminais da espira descem até um circuito com um amperímetro (“A”, “Amperímetro”).]
Qual o comportamento registrado pelo amperímetro?
A) Constância do sentido da corrente elétrica.
B) Ausência de corrente elétrica.
C) Intermitência da corrente elétrica.
D) Alternância do sentido da corrente elétrica.
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2024-2, 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: como é a corrente que aparece na espira, que não está ligada à bobina, quando a bobina é alimentada pela tomada.
Passo 1 — a corrente na bobina. A tomada residencial fornece tensão alternada (no Brasil, 60 Hz): a corrente na bobina muda de sentido 120 vezes por segundo e, com ela, o campo magnético que a bobina cria também cresce, diminui e inverte o sentido.
Passo 2 — a lei de Faraday na espira. Parte desse campo atravessa a espira. Como ele varia o tempo todo, o fluxo magnético na espira varia, e isso induz uma força eletromotriz:
Então há corrente na espira: B está descartada.
Passo 3 — o sentido da corrente induzida. Pela lei de Lenz, a corrente induzida se opõe à variação do fluxo. Quando o fluxo cresce, ela circula num sentido; quando o fluxo diminui, circula no outro. Como o fluxo sobe e desce periodicamente, o sentido da corrente induzida se inverte periodicamente, na mesma frequência da rede: o amperímetro registra uma corrente alternada.
Por que não as outras: A exigiria fluxo sempre crescendo (ou sempre diminuindo), o que não acontece. C, “intermitência”, sugere uma corrente que liga e desliga mantendo o sentido; a corrente induzida passa por zero, sim, mas logo em seguida troca de sentido, e é isso que a caracteriza.
⚠️ A armadilha: a alternativa B, achando que, sem fio ligando a espira à bobina, não pode haver corrente. A ligação é feita pelo campo magnético variável: é o princípio do transformador.
A ideia em uma frase: corrente alternada na bobina gera fluxo variável na espira, e a corrente induzida acompanha essa variação, trocando de sentido periodicamente.
Resposta: alternativa D (alternância do sentido da corrente elétrica).
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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