10 exemplos de perguntas sobre indução eletromagnética
1. Um gerador possui uma bobina com N espiras e área de seção transversal A. A bobina está imersa em um campo magnético B e é girada com velocidade angular ω, de modo a gerar uma força eletromotriz induzida máxima de 50 volts. Se o campo magnético for reduzido à metade do seu valor original e a velocidade angular da bobina for quadruplicada, então a força eletromotriz induzida máxima será...
A. 25 volts
B. 50 volts
C. 100 volts
D. 200 volts
E. 250 volts
Discussão
Sabe-se que:
Número de turnos 1 (N 1 ) = N
Área da seção transversal 1 (A 1 ) = A
Campo magnético 1 (B 1 ) = B
Velocidade angular 1 (ω 1 ) = ω
Força eletromotriz induzida máxima 1 (ε 1 ) = 50 Volts
Campo magnético 2 (B 2 ) = 0,5B = 0,5(1) = 0,5
Velocidade angular 2 (ω 2 ) = 4ω = 4(1) = 4
Pergunta: A força eletromotriz induzida máxima é 2 (ε 2 )
Resposta:
Equação da força eletromotriz induzida máxima:
ε max = NBA ω
Em formação :
ε <sub>máx</sub> = força eletromotriz induzida máxima, N = número de espiras, B = campo magnético, A = área da seção transversal, ω = velocidade angular
EMF 1 induzido máximo (ε 1 ):
ε max = NBA ω
Se ω = 1 e B = 1, então
50 = N (1) A (1)
50 = NA
EMF 2 induzido máximo (ε 2 ):
ε max = NBA ω
NA = 50, B = 0,5, ω = 4
ε max = (50)(0,5)(4)
ε máx = 100
A resposta correta é C.
2. Para que a força eletromotriz (FEM) máxima produzida pelo gerador seja metade da original, a quantidade que deve ser alterada com base na afirmação abaixo é...
A. A velocidade angular e o número de rotações são duplicados.
B. A indução magnética e sua frequência são duplicadas.
C. A área da seção transversal é duplicada e o período é duplicado.
D. O número de voltas e o período são 4 vezes maiores que os originais.
E. A frequência e o período são duplicados.
Discussão
Equação da força eletromotriz induzida máxima:
ε max = NBA ω
Em formação :
ε <sub>máx</sub> = força eletromotriz induzida máxima, N = número de espiras, B = campo magnético, A = área da seção transversal, ω = velocidade angular
Se N = 1, B = 1, A = 1, ω = 1 então ε max = NBA ω = (1)(1)(1)(1) = 1
A. A velocidade angular (ω) e o número de rotações (N) são duplicados.
ε max = NBA ω
ε max = (2)(1)(1)(2)
ε máx = 4
B. A indução magnética (B) e sua frequência (f) são duplicadas.
A fórmula para a velocidade angular (ω) é 2πf. A frequência é diretamente proporcional, de modo que se a frequência (f) for duplicada, a velocidade angular (ω) também será duplicada.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(2)(1)(2)
ε máx = 4
C. A área da seção transversal (A) é duplicada e o período é 4 vezes maior que o original.
A fórmula para a velocidade angular (ω) é dada por 2πf = 2π/T. O período é inversamente proporcional, de modo que se o período se tornar 4 vezes o original, a velocidade angular se tornará 1/4 do original.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(1)(2)(1/4) = 2/4
ε máx = 1/2
D. O número de voltas (N) e o período (T) são aumentados para 4 vezes.
A fórmula para a velocidade angular (ω) é dada por 2πf = 2π/T. O período é inversamente proporcional, de modo que se o período se tornar 4 vezes o original, a velocidade angular se tornará 1/4 do original.
ε max = NBA ω
ε max = (4)(1)(1)(1/4) = 4/4
ε máx = 1
E. A frequência (f) e o período (T) são duplicados.
A frequência é diretamente proporcional, de modo que se a frequência (f) for duplicada, a velocidade angular (ω) também será duplicada. O período é inversamente proporcional, de modo que se o período for duplicado, a velocidade angular se tornará metade da original. O resultado final é que a velocidade angular permanece constante.
ε max = NBA ω
ε max = (1)(1)(1)(1)
ε máx = 1
A resposta correta é C.
3. O fluxo magnético em uma bobina com 1.000 espiras aumenta de 0,03 Wb para 0,04 Wb em 0,2 segundos, de modo que o valor da força eletromotriz (FEM) resultante é E1 . Se a mesma bobina sofrer uma variação no fluxo magnético de 0,02 Wb para 0,04 Wb em 0,1 segundos, o valor da FEM induzida resultante será E2 . A razão entre E1 e E2 é …
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 1 : 4
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Discussão
Sabe-se que:
Número de voltas (N) = 1000
Variação de fluxo 1 ( Δφ 1 ) = 0,04 Wb – 0,03 Wb = 0,01 Wb
Intervalo de tempo 1 (Δt 1 ) = 0,2 segundos
Força eletromotriz induzida 1 = E 1
Variação de fluxo 2 ( Δφ 1 ) = 0,04 Wb – 0,02 Wb = 0,02 Wb
Intervalo de tempo 2 (Δt 2 ) = 0,1 segundos
Força eletromotriz induzida 2 = E 2
Pergunta: E 1 : E 2
Resposta:
Comparação de E1 e E2 :
E 1 : E 2
50: 200
1: 4
A resposta correta é C.
4. Uma bobina penetra perpendicularmente em um campo magnético homogêneo, causando uma força eletromotriz induzida. Se a bobina for substituída por outra com o dobro do número de espiras da bobina original e a taxa de variação do fluxo magnético permanecer constante, então a razão entre a força eletromotriz induzida inicial e a final será...
A. 1 : 1
B. 1 : 2
C. 2 : 1
D. 3 : 1
E. 3 : 2
Discussão
Conhecido :
Número inicial de turnos (N) = 1
Número final de turnos (N) = 2
Taxa inicial de variação do fluxo (ΔØ)B / Δt) = taxa de variação do fluxo final (ΔØB /Δt)
Perguntado Comparação do campo eletromagnético induzido inicial e final
Jawab :
Fórmula da lei da indução de Faraday :
E = -N (ΔØB /Δt)
Descrição: E = força eletromotriz induzida, N = número de voltas, ΔØB / Δt = taxa de variação do fluxo
Comparação dos campos eletromagnéticos induzidos inicial e final :
Início E : Fim E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
1: 2
A resposta correta é B.
5. Na condição inicial (1), o fluxo magnético varia em 5 Wb em 2 segundos em uma bobina com 20 espiras. Na condição (2), a mesma variação de fluxo leva 8 segundos. A razão entre a força eletromotriz induzida nas condições (1) e (2) é…
A. 1 : 1
B. 2 : 1
C. 3 : 1
D. 4 : 1
E. 4 : 3
Discussão
Conhecido :
Taxa de variação do fluxo (ΔØ)B / Δt) inicial = 5/2
Taxa de variação do fluxo (ΔØ)B / Δt) fim = 5/8
Número de voltas (N) = 20
Perguntado Comparação entre o campo eletromagnético induzido inicial e final.
Jawab :
Início E : Fim E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
20 (5/2) : 20 (5/8)
5/2: 5/8
1/1 : 4/1
4: 1
A resposta correta é D.
6. O fluxo magnético da primeira bobina tem 200 espiras e varia em 0,06 Wb em 0,4 s. Na segunda bobina, o fluxo magnético varia em 0,08 Wb em 0,2 s. Se o número de espiras da segunda bobina for reduzido à metade em relação ao número de espiras da primeira bobina, então a razão entre as forças eletromotrizes induzidas na primeira e na segunda bobinas será...
A. 2 : 3
B. 3 : 1
C. 3 : 4
D. 3 : 5
E. 3 : 8
Discussão
Conhecido :
Taxa de variação do fluxo (ΔØ)B / Δt) inicial = 0,06/0,4
Número inicial de turnos (N) = 200
Taxa de variação do fluxo (ΔØ)B / Δt) fim = 0,08/0,2
Número final de turnos (N) = 100
Perguntado Comparação entre o campo eletromagnético induzido inicial e final.
Jawab :
Início E : Fim E
-N (ΔØB / Δt) : -N (ΔØB /Δt)
200 (0,06/0,4) : 100 (0,08/0,2)
2 (0,15) : 1 (0,4)
0,3: 0,4
3: 4
7. Dentre os seguintes fatores:
(1) Número de espiras da bobina
(2) Taxa de variação do fluxo magnético
(3) Direção do campo magnético
O que aumenta a força eletromotriz induzida é…
A. (1), (2) e (3)
B. (1) e (2) apenas
C. (1) e (3) apenas
D. (1) apenas
E. (2) apenas
Discussão
EMF significa Força Eletromotriz. Em outras palavras, a EMF é uma fonte de corrente elétrica, como uma bateria, por exemplo. Com base em experimentos conduzidos por Faraday, descobriu-se que, embora um campo magnético constante não possa produzir corrente elétrica, um campo magnético variável pode produzir corrente elétrica. Essa corrente elétrica resultante é chamada de corrente induzida.
Os fatores que influenciam a força eletromotriz induzida podem ser determinados usando a lei da indução de Faraday, que é expressa matematicamente pela fórmula:
O sinal negativo na fórmula acima explica que a direção do campo magnético produzido pela corrente induzida é sempre oposta à direção do campo magnético que produz a corrente induzida.
Em formação :
N = número de espiras da bobina, B = campo magnético, A = área da superfície da espira, θ = ângulo entre o campo magnético (B) e a linha perpendicular à superfície da bobina (A).
Se B for perpendicular à superfície da bobina, então θ = 0 o, de modo que Φ B = BA cos 0 o = BA (1) = B A.
Se B for paralelo à superfície da bobina, então θ = 90 o, de modo que Φ B = BA cos 9 0 o = BA (0) = 0.
Com base na fórmula acima, conclui-se que o que aumenta a FEM induzida é o número de espiras da bobina (N), a taxa de variação do fluxo magnético e a direção do campo magnético (θ ).
A resposta correta é A.
8. Dentre os seguintes fatores:
(1) número de espiras da bobina
(2) taxa de variação do fluxo magnético
(3) obstáculos externos
O que influencia a força eletromotriz induzida na bobina é…
A. (1) e (3)
B. (1) e (2)
C. (2) apenas
D. (2) e (3)
E. (3) apenas
Discussão
A resposta correta é B.
9. Observe a imagem a seguir! Se uma corrente elétrica I flui pelo fio AB, então a direção da força magnética que atua sobre o fio AB é...
A. Em direção a B
B. À esquerda
C. À direita
D. Perpendicular ao plano do papel
E. Perpendicular ao plano do papel
Discussão
Conhecido :
Direção da corrente elétrica = A para B (para baixo)
Direção do campo magnético = polo norte para polo sul do ímã (para a direita)
Perguntado Direção da força magnética
Jawab :
Regra da mão direita
Estenda a mão direita, estique o polegar e feche os outros quatro dedos. Posicione os quatro dedos de forma que apontem na direção do campo magnético (B). dan O polegar indica a direção do movimento da carga (v). Se a carga elétrica for positiva, a palma da mão direita fica voltada para a direção da força magnética (F). Se a carga for negativa, o dorso da mão direita fica voltado para a direção da força magnética (F).
A direção da corrente elétrica convencional, como no problema acima, é a mesma que a direção de uma carga elétrica positiva. Aplicando a regra da mão direita, a direção da força magnética é perpendicular ao plano do papel, ou seja, na direção do olho do leitor.
A resposta correta é E.
10. Um fio reto percorrido por uma corrente I é colocado entre dois polos magnéticos, como mostrado na figura. A direção da força magnética sobre o fio é a mesma que a do polo magnético.
A. Eixo z positivo
B. Eixo z negativo
C. Eixo y positivo
D. Eixo y negativo
E. Eixo x positivo
Discussão
Conhecido :
Direção da corrente elétrica = para a esquerda
Direção do campo magnético = norte para sul (para cima)
Perguntado Direção da força magnética
Jawab :
Se a regra da mão direita for aplicada, a direção da força magnética será perpendicular ao plano do papel, ou seja, na direção oposta ao olho do leitor, ou na direção do eixo z negativo.
A resposta correta é B.
Fonte da pergunta:
Questões de Física para o Exame Nacional do Ensino Médio/Ensino Técnico
