Questão 108 do ENEM 2023

Como resolver a questão 108 passo a passo?

O conceito que resolve

O fogão por indução opera por meio da lei de Faraday-Lenz, que estabelece que uma corrente elétrica é induzida em um condutor quando há variação do fluxo magnético através dele. Nesse caso, a bobina do fogão gera um campo magnético variável no tempo, que atravessa o fundo da panela (que deve ser metálica e condutora). Essa variação do campo magnético induz uma corrente elétrica na panela, e a resistência do material metálico converte essa energia em calor (efeito Joule). A eficiência do processo está justamente na transferência direta de energia para a panela, sem aquecer o ar ou a superfície do fogão.

Como chegar na resposta

1. Identificar o fenômeno físico envolvido: A questão menciona uma *corrente elétrica induzida* no fundo da panela. Isso remete diretamente à indução eletromagnética, descrita pela lei de Faraday-Lenz.
2. Analisar o agente indutor: A lei de Faraday-Lenz requer uma variação de fluxo magnético para induzir corrente. Portanto, o que varia no fogão por indução é o campo magnético (gerado pela bobina), e não o campo elétrico ou radiação.
3. Eliminar alternativas que não envolvam variação de campo magnético: Radiação (A) e condução (B) não explicam a indução da corrente. Ressonância eletromagnética (E) é um fenômeno específico e não geral, além de não ser o mecanismo principal aqui.
4. Diferenciar campo elétrico (C) e campo magnético (D): A indução ocorre por variação do campo magnético, não elétrico. O campo elétrico estático ou variável não induz corrente da mesma forma que um campo magnético variável.
5. Confirmar com o efeito Joule: A corrente induzida é dissipada como calor na panela, o que é coerente com a descrição do fogão por indução. Isso reforça que o mecanismo é a indução por campo magnético variável.

Por que cada alternativa

• ARadiação: Erro de confundir indução eletromagnética com transferência por ondas eletromagnéticas (como micro-ondas). Radiação não induz correntes em materiais condutores dessa forma; ela é absorvida de outra maneira. Quem escolhe essa alternativa pode estar pensando em calor por irradiação, não em indução.
• BCondução: Confunde a transferência de calor por condução (que ocorre após a panela esquentar) com o mecanismo de indução da corrente. A condução exige contato físico ou meio material para transferir calor, o que não acontece aqui, pois a energia é transferida sem aquecer o ar ou a superfície do fogão.
• CCampo elétrico variável: Erro conceitual sobre o tipo de campo responsável. Um campo elétrico variável pode gerar ondas eletromagnéticas, mas não é o responsável pela indução da corrente na panela. A lei de Faraday-Lenz depende de campo magnético variável, não elétrico.
• DCampo magnético variável: Correta. A bobina do fogão cria um campo magnético que varia no tempo, induzindo uma corrente na panela (lei de Faraday-Lenz). Esse é o mecanismo físico por trás do funcionamento do fogão por indução, explicando a eficiência energética mencionada no comando.
• ERessonância eletromagnética: Erro por generalizar ou confundir com outros fenômenos de ondas. Ressonância eletromagnética envolve a excitação seletiva de sistemas em frequências específicas (como em antenas ou circuitos RLC), mas não é o processo que induz corrente na panela. Essa alternativa é comum em quem associa indução a fenômenos mais complexos ou específicos.

Onde essa questão derruba a maioria

A alternativa C ('Campo elétrico variável') é uma armadilha comum porque envolve um conceito real (campo elétrico variável gera ondas eletromagnéticas), mas não é o mecanismo correto para indução em fogões. Além disso, o comando menciona 'corrente induzida', o que direciona para a lei de Faraday-Lenz, mas alguns estudantes podem se distrair com termos como 'campo' e esquecer que a indução depende specifically do campo magnético variável.

O que estudar se você errou

Para evitar erros nesta questão, revise: 1) A lei de Faraday-Lenz e sua dependência de campo magnético variável; 2) A diferença entre indução eletromagnética e outros mecanismos de transferência de energia (como radiação ou condução); 3) O funcionamento prático de fogões por indução, que não aquecem o ar, mas sim a panela diretamente. Treine com exemplos de indução em outros contextos, como transformadores ou usinas hidrelétricas.