ENEM 2020 · Ciências da Natureza · Física · circuitos elétricos
Questão 98 do ENEM 2020
Resposta: letra D. A questão pede a causa do aumento da diferença de potencial (tensão) em um gerador elétrico baseando-se na indução eletromagnética.
Em uma usina geradora de energia elétrica, seja através de uma queda-d’água ou através de vapor sob pressão, as pás do gerador são postas a girar. O movimento relativo de um ímã em relação a um conjunto de bobinas produz um fluxo magnético variável através delas, gerando uma diferença de potencial em seus terminais. Durante o funcionamento de um dos geradores, o operador da usina percebeu que houve um aumento inesperado da diferença de potencial elétrico nos terminais das bobinas.
Nessa situação, o aumento do módulo da diferença de potencial obtida nos terminais das bobinas resulta do aumento do(a)
- AIntervalo de tempo em que as bobinas ficam imersas no campo magnético externo, por meio de uma diminuição de velocidade no eixo de rotação do gerador.
- BFluxo magnético através das bobinas, por meio de um aumento em sua área interna exposta ao campo magnético aplicado.
- CIntensidade do campo magnético no qual as bobinas estão imersas, por meio de aplicação de campos magnéticos mais intensos.
- DRapidez com que o fluxo magnético varia através das bobinas, por meio de um aumento em sua velocidade angular.Resposta correta
- EResistência interna do condutor que constitui as bobinas, por meio de um aumento na espessura dos terminais.
Como resolver a questão 98 passo a passo?
O conceito que resolve
Lei de Faraday-Lenz, que afirma que a força eletromotriz induzida (tensão) é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético através de uma bobina em relação ao tempo (ε = ΔΦ/Δt).
Como chegar na resposta
- Identificar que o gerador funciona por indução eletromagnética através da variação de fluxo.
- Observar que a tensão nos terminais depende da rapidez com que o fluxo magnético muda no tempo.
- Analisar que, para a tensão aumentar, o fluxo deve variar mais rapidamente (menor intervalo de tempo).
- Concluir que o aumento da velocidade angular do gerador faz com que o fluxo mude com muito mais frequência.
Por que cada alternativa
- AA diminuição da velocidade tornaria a variação do fluxo lenta, o que resultaria em uma tensão menor, e não maior.
- BAumentar a área aumenta o fluxo total, mas se a variação no tempo for lenta, a tensão induzida não será maior.
- CEmbora um campo mais forte aumente o fluxo, a tensão depende da variação temporal desse fluxo, não apenas da sua intensidade estática.
- DO aumento da velocidade angular faz com que as linhas de campo passem pela bobina em um tempo menor, aumentando a tensão induzida.
- EA resistência interna afeta a corrente disponível e o efeito Joule, mas não a geração da diferença de potencial induzida pelo campo.
Onde essa questão derruba a maioria
O erro comum é confundir o valor do fluxo magnético (intensidade ou área) com a taxa de variação desse fluxo, que é o que gera eletricidade.
O que estudar se você errou
Lembre-se sempre da Lei de Faraday: a tensão não depende de 'quanto' fluxo existe, mas de 'quão rápido' ele muda.
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