Exemplos de questões e fórmulas para a lei de Ampère sobre a força eletromotriz induzida em transformadores.
Lei de Ampère
1. De acordo com H.C. Oersted, uma corrente elétrica produz um campo magnético. Desenvolvendo essa teoria, uma bobina percorrida por corrente elétrica também produz um campo magnético. Uma bobina que, ao percorrer corrente elétrica, produz um campo magnético semelhante ao produzido por um ímã em barra é...
A. toroide
B. solenoide
C. fio enrolado
D. bobina retangular
Discussão
Um ímã em barra possui dois polos: um polo norte e um polo sul. O campo magnético gerado por um ímã em barra é representado por linhas de campo magnético, que se originam no polo norte e entram no polo sul.
O campo magnético gerado por um ímã em barra é semelhante ao campo magnético gerado por um solenoide, como mostra a imagem ao lado.
Um solenoide é uma longa bobina de fio com muitas espiras. A imagem abaixo mostra um exemplo de como fazer um ímã enrolando uma bobina de fio percorrida por corrente elétrica. A direção dos polos magnéticos pode ser determinada usando a regra da mão direita.
Estenda a mão direita, posicionando-a de forma que a palma fique voltada para o seu rosto. Estenda o polegar e dobre os outros quatro dedos para a frente, em direção ao rosto. A direção da dobra dos quatro dedos corresponde à direção da corrente elétrica na bobina, enquanto o polegar aponta para o polo norte do campo magnético. O polegar aponta para o eixo N, portanto N representa o polo norte do ímã e M representa o polo sul do ímã.
A resposta correta é B.
Toroide
2. O campo magnético criado por um toroide percorrido por corrente elétrica tem uma direção…
A. perpendicular ao plano do toroide
B. circular
C. para frente e para trás
D. depende do tempo
Discussão
Um toroide é um solenóide circular, portanto, usando a regra da mão direita, o campo magnético gerado pelo toroide tem uma direção circular.
A resposta correta é B.
CEM induzido
3. Se um ímã for inserido em uma bobina, uma força eletromotriz induzida ocorrerá entre as extremidades da bobina. Esse evento é causado por...
A. Há uma mudança na direção do campo magnético que corta a bobina.
B. ocorre uma mudança nos polos magnéticos que cortam a bobina.
C. Há uma mudança no número de linhas de força magnética que cortam a bobina.
D. Há uma redução no número de linhas de força magnética que cortam a bobina.
Discussão
A força eletromotriz induzida é produzida por um campo magnético variável. A magnitude da força eletromotriz induzida não depende da taxa de variação do campo magnético, mas sim da taxa de variação do fluxo magnético. O fluxo magnético é o número de linhas de campo magnético que atravessam uma bobina. A fórmula matemática para o fluxo magnético é Φ.B = BA cos θ. Se as linhas do campo magnético forem perpendiculares à superfície da bobina, então o ângulo formado entre as linhas do campo magnético e a normal é 0.o, onde o cosseno é 0o = 1. Se as linhas do campo magnético forem paralelas à superfície da bobina, o ângulo formado será de 90°.o, onde o cosseno é 90o = 0. Portanto, o fluxo magnético tem um valor mínimo quando as linhas do campo magnético são paralelas à superfície da bobina e um valor máximo quando as linhas do campo magnético são perpendiculares à superfície da bobina.
A magnitude da força eletromotriz induzida é calculada usando a fórmula da lei da indução de Faraday:
O sinal negativo indica que a força eletromotriz induzida gera uma corrente elétrica na direção oposta à origem da variação do fluxo. Essa afirmação é conhecida como lei de Lenz.
A resposta correta é C.
4. A força eletromotriz induzida em uma bobina aumenta linearmente com o tempo. Se a área da superfície da bobina permanecer constante e o campo magnético for perpendicular à superfície da bobina, então o possível gráfico do campo magnético para essa condição é...
Discussão
A magnitude da força eletromotriz induzida é calculada usando a fórmula da lei da indução de Faraday:
Se o campo elétrico for perpendicular à superfície da bobina, então:
Em formação :
Se o campo magnético for perpendicular à superfície da bobina, a fórmula do fluxo magnético é:
B = campo magnético, A = área da superfície da bobina.
A área da superfície da bobina tem um valor fixo e o campo magnético é perpendicular à superfície da bobina, portanto, também tem um valor fixo.
Assim, com base na fórmula acima, pode-se concluir que o que influencia o valor da força eletromotriz induzida é a taxa de variação do fluxo; se a taxa de variação do fluxo for maior, a força eletromotriz induzida será maior.
A resposta correta é B.
Transformador
5. Preste atenção à seguinte afirmação!
1. O número de enrolamentos primários é menor que o número de enrolamentos secundários.
2. A tensão primária é maior que a tensão secundária.
3. A corrente primária é maior que a corrente secundária.
4. A potência primária é menor que a potência secundária.
A afirmação que corresponde às características de um transformador elevador é…
A. declarações 1 e 2
B. declarações 1 e 3
C. declarações 2 e 3
D. declarações 2 e 4
Discussão
Um transformador é um dispositivo para alterar a tensão da corrente alternada (CA). Existem dois tipos de transformadores: transformadores elevadores e transformadores abaixadores. Os transformadores elevadores aumentam a tensão, enquanto os transformadores abaixadores diminuem a tensão.
O transformador elevador tem a função de aumentar a tensão, de modo que suas características sejam:
1. A tensão primária é menor, a tensão secundária é maior
2. A corrente elétrica primária é maior, a corrente elétrica secundária é menor
3. Quanto menor o número de voltas primárias, maior o número de voltas secundárias.
As características de um transformador abaixador de tensão são:
1. A tensão primária é maior, a tensão secundária é menor.
2. A corrente elétrica primária é menor, a corrente elétrica secundária é maior
2. Quanto maior o número de voltas primárias, menor o número de voltas secundárias.
Potência elétrica é a energia elétrica utilizada durante um intervalo de tempo específico. A energia é conservada e, portanto, a potência também é conservada. Assim, a energia elétrica na bobina primária é igual à energia elétrica na bobina secundária, e o mesmo ocorre com a potência elétrica.
Fórmula da potência elétrica:
P = VI
Descrição: P = potência elétrica, V = tensão elétrica, I = corrente elétrica
Potência constante; portanto, com base nessa fórmula, conclui-se que se a tensão elétrica for alta, a corrente elétrica será baixa, de modo que o produto da tensão elétrica pela corrente elétrica terá um valor constante.
A resposta correta é B.
