SOLUÇÃO PRATIQUE EM CASA

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1 SOLUÇÃO PC1. A) Verdadeira. O enrolamento primário do transformador, tendo menor número de espiras, terá a menor tensão e a maior corrente em relação ao secundário, pois a potência se conserva. B) Falsa. A força magnética induzida é contrária ao movimento do hand spinner fazendo com ele pare antes dos 5 minutos de giro livre. C) Falsa. O LED, somente funciona em um único sentido, assim, sendo a corrente alternada, ele pode funcionar no sentido em que deixa a corrente passar e quando a corrente inverte ele não acende, provocando um efeito piscante. D) Falsa. Como há movimento dos imãs próximo à bobina, o fluxo magnético é variável. E) Falsa. Aproximando os imãs do centro do hand spinner, há redução do raio e da velocidade de giro, havendo um afastamento do campo magnético do centro do enrolamento diminuindo o campo induzido e consequentemente a corrente induzida por esse campo. SOLUÇÃO PC2. Cálculo do fluxo magnético: Φ BA cosθ 100 0,1 0,2 1 Φ 2 Wb Como ΔΦ 0 (já que B, A e cosθ são constantes), temos que a f.e.m. induzida é nula, pois: ΔΦ ε Δt ε 0V SOLUÇÃO PC3. SOLUÇÃO PRATIQUE EM CASA Desprezando perdas de energia na transformação, a potência no primário é igual à potência no secundário. INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA II 1

2 Pp P s Up ip Us i s Up 10 Us 20 Up 2U s. Da relação entre tensão e número de espiras no primário e secundário de um transformador, tem-se: Up Us 2Us Us 1 1 Ns 600. Np Ns Ns 600 Ns SOLUÇÃO PC4. [D] Para a situação inicial do problema, observamos o aumento do fluxo magnético, causando uma corrente induzida na bobina com sentido horário de acordo com a regra da mão direita, formando um polo Norte na direita e um polo Sul na esquerda da bobina. O referencial escolhido para determinação do sentido da corrente induzida na bobina foi o lado direito, olhando de frente para o enrolamento. Assim, para os três casos apresentados, temos: [I] O aumento do fluxo magnético gera um campo magnético induzido contrário com corrente elétrica induzida no sentido horário. [II] A diminuição do fluxo magnético produz na bobina um campo magnético induzido que gera uma corrente induzida no sentido horário. [III] O aumento do fluxo magnético gera uma corrente induzida no sentido anti-horário com polos sul na direita e norte na esquerda. Logo, as afirmativas corretas são [I] e [II]. Letra [D]. SOLUÇÃO PC5. [D] - Situação 1: Dados: R 5 Ω; B 10T; L 60cm 0,6m; Δt 0,9s; θ 0. Combinando a 1ª lei de Ohm com a Lei de Faraday-Neumann: U R i B L cos0 B L 10 0,6 3,6 ΔΦ B A cosθ R i1 i1 i1 0,8 A. U Δt R Δt 5 0,9 4,5 Δt Δt - Situação 2: Dados: F 8N; B 10T; L 2m; θ INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA II

3 Da equação da força magnética sobre um condutor: F 8 F B i 2 L senθ i 2 i 2 0,8 A. B L senθ 10 2 sen90 Fazendo a razão pedida: i1 0,8 i 1 2. i2 0,4 i2 SOLUÇÃO PC6. Para definir a resposta devemos ter presente todas as formas de energia geradas a partir de indução eletromagnética, ou seja, que a partir do giro de um rotor em um campo magnético, consegue-se induzir a corrente elétrica. Abaixo relacionamos os tipos de geradores: Pilha gera energia elétrica através de reações químicas, portanto não usa a indução. Painéis fotovoltaicos transformam a luz solar em eletricidade sem a indução. Usinas termoelétricas, nucleares, eólicas e hidrelétricas - utilizam a indução eletromagnética para transformar as energias térmica, nuclear, dos ventos e das quedas de água em energia elétrica. SOLUÇÃO PC7. [C] Pela Lei Faraday, sabe-se que: "A força eletromotriz induzida em qualquer circuito fechado é igual ao negativo da variação do fluxo magnético com o tempo, na área delimitada pelo circuito." Ou seja, t B sendo ε a força eletromotriz induzida, e B o fluxo magnético. INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA II 3

4 Do enunciado, pode-se concluir então que: B 3 Wb V t s Nesse caso, corresponde à diferença de potencial à qual os elétrons estão submetidos no acelerador de partículas a cada volta. Pode-se concluir, assim, que a cada volta, cada elétron aumenta sua energia 3 em 10 ev. 3 Em revoluções obterá, então, ev 500 MeV. Conclui-se, por fim, que a energia final alcançada pelos elétrons será: E 2 MeV 500 MeV 502 MeV final SOLUÇÃO PC8. [F] Com o imã oscilando próximo a uma bobina, temos variação do campo magnético e geração de corrente alternada induzida. [V] Haverá indução da corrente elétrica no circuito devido ao movimento oscilatório dos imãs. [V] Este fenômeno é conhecido pela Lei de Lenz: a corrente induzida gerada pelo movimento do imã gera um campo magnético que se opõe ao do imã, tentando anular a ação deste. [F] Quando o fluxo magnético é constante, não temos geração de corrente induzida. [F] Somente parte da energia mecânica do movimento dos braços é convertida em energia térmica, há perdas de energia, pois se sabe da Termodinâmica que não existe máquina térmica com eficiência de 100%. SOLUÇÃO PC9. [C] Segundo a Lei de Lenz, a variação do fluxo magnético irá gerar uma corrente induzida que irá se opor a variação desse fluxo magnético. Gerando uma repulsão eletromagnética. 4 INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA II

5 SOLUÇÃO PC10. [D] Haverá corrente induzida no solenoide se houver movimento relativo entre o imã e o solenoide, provocando variação no campo magnético interno ao solenoide, produzindo-se assim, a corrente induzida no mesmo. O único item em que não há movimento relativo entre os dois é o da afirmativa [IV], sendo falsa. As restantes afirmativas são verdadeiras e, portanto a alternativa [D] é correta. SOLUÇÃO PC11. [C] O funcionamento dos transformadores é baseado no princípio da indução eletromagnética, descoberta pelo físico inglês Michael Faraday, em Quando a corrente de uma bobina varia, seu campo magnético induz uma força eletromotriz (f.e.m.) numa bobina vizinha. Para um transformador ideal, temos: V1 N1 I2 V N I Em que: V1 é a tensão no primário V2 é a tensão no secundário N1 é o número de espiras do primário N2 é o número de espiras do secundário I1 é a corrente no primário I2 é a corrente no secundário Nota-se pela expressão que o número de espiras é diretamente proporcional à tensão e inversamente proporcional à corrente. Portanto, para o enrolamento da esquerda temos maior número de espiras e maior tensão. SOLUÇÃO PC12. [B] Para haver corrente elétrica induzida, é necessário que haja variação do fluxo magnético. Isso só é possível com corrente alternada. INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA II 5

6 SOLUÇÃO PC13. [B] De acordo com a Lei de Lenz, a corrente induzida é num sentido tal, que gere um fluxo induzido na tendência de anular o fluxo indutor. Assim: - quando o ímã se aproxima, aumenta o fluxo magnético está entrando na espira. Pela regra da mão direita nº 1 (regra do saca-rolha) surge na espira corrente (i) no sentido anti-horário para o observador O. - quando o ímã se afasta, diminui o fluxo magnético entrando na espira. Aplicando a mesma regra, conclui-se que a corrente inverte o sentido, sendo, portanto, corrente alternada. SOLUÇÃO PC14. [D] Q. t Como sabemos, B t i B m Δ ε ε Δ ΔΦ Δ ΔΦ ΔQ. Δt R R Δt R R independe do tempo. SOLUÇÃO PC15. [C] Num transformador ideal, a relação entre tensões (V) e correntes (i) é dada pela conservação da energia. A potência no primário é igual à potência no secundário. P 1 = P 2 V 1 i 1 = V 2 i 2. Então: Se V 1 > V 2 i 1 < i 2. A relação entre as tensões (V) e os números de espiras (N) é dada por: V1 V2. N1 N2 Então: Se V 1 > V 2 N 1 > N 2. 6 INDUÇÃO ELETROMAGNÉTICA II

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