Força Eletromotriz Induzida - Transformadores

Força eletromotriz induzida - Lei de Faraday

 Michael Faraday, experimentalmente observou que a tensão média induzida e consequentemente a corrente elétrica induzida é maior quanto mais rápida for a variação do fluxo magnético no circuito. Lembrando que a essa tensão (ddp) média induzida dá-se o nome de força eletromotriz induzida.  

Assim, ele definiu essa lei da seguinte maneira:

“O módulo da força eletromotriz induzida num circuito é igual à razão entre a variação do fluxo magnético nesse circuito, pelo intervalo de tempo em que essa variação ocorre”

Eventualmente, devido à lei de Lenz, que afirma que a força eletromotriz induzida se opõe à variação de fluxo, costuma-se escrever a lei de Lenz da seguinte forma:

Força eletromotriz induzida pelo movimento

Força eletromotriz gerada por um condutor móvel num campo elétrico uniforme

Força eletromotriz ε gerada por um condutor móvel imerso num campo elétrico uniforme    esse condutor tem o comportamento de um gerador mecânico de eletricidade de fem ε.

O sentido da corrente elétrica induzida é fornecido pela lei de Lenz “a força eletromotriz induzida e a corrente induzida geram um fluxo magnético que se opõe à variação do fluxo causador da indução”.

Analise atentamente esses dois casos:

Se a área aumenta o fluxo indutor também aumenta e deve surgir no interior da espira um fluxo induzido contrário para se opor à esse aumento, diminuindo-o.

É com esse fluxo induzido e contrário ao fluxo indutor no interior da espira que você aplica a regra da mão direita, fornecendo o sentido da corrente induzida.

Veja esses exemplos:

1º Observe a figura:

Como o fluxo indutor Φ está entrando na folha e a área aumentando ele também está aumentando e, assim deve surgir um fluxo induzido Φ’ em sentido contrário, saindo da folha de maneira que se oponha à esse aumento. Utilizando a regra da mão direita para o fluxo Φ’ você obtém o sentido da corrente na espira, no caso anti-horário.

2º Observe a figura:

Como o fluxo indutor Φ está entrando na folha e a área diminuindo ele também está diminuindo e, assim deve surgir um fluxo induzido Φ’ de mesmo sentido, entrando na folha de maneira que se oponha à essa diminuição. Utilizando a regra da mão direita para o fluxo Φ’ você obtém o sentido da corrente na espira, no caso horário.

A barra RS em deslocamento no campo magnético é um gerador elétrico que transforma energia

mecânica em elétrica e a fornece à carga elétrica que flui em seu interior.

Transformadores

 A função de um transformador é aumentar ou diminuir a diferença de potencial, tensão ou voltagem.

Em uma dessas bobinas é aplicada a tensão que se deseja transformar, ou seja, aumentar ou diminuir. Essa bobina é chamada de bobina primária ou enrolamento primário.

Depois de transformada, a tensão é estabelecida nos terminais da outra bobina, que é denominada bobina secundária ou enrolamento secundário. 

Tipos de transformadores
 

Alguns transformadores tem mais espiras no primário que no secundário. Desta forma eles diminuem a tensão, sendo chamados de redutores. Como exemplo têm-se os transformadores usados na alimentação de rádios e aparelhos de som em geral. Outros

Outros possuem mais espiras no secundário, sendo chamados de elevadores. Como exemplo têm-se o transformador de alta tensão do forno micro-ondas e o "flyback" dos televisores.

Usinas de energia elétrica

 As usinas geradoras de energia elétrica produzem corrente elétrica alternada que permite,

através de um transformador, elevar a tensão e, assim, diminuir a intensidade da corrente diminuindo as perdas de energia por efeito Joule nas longas linhas de transmissão que

ocorreriam se as correntes fossem muito elevadas.

Relações matemáticas entre os elementos que compõe os transformadores

Símbolo de um transformador

O que você deve saber, informações e dicas

Gráficos da força eletromotriz induzida e da corrente elétrica induzida

Observe as sequências abaixo onde a espira inicia seu giro no sentido horário: A corrente i inicia seu

ciclo quando t=0, aumenta até atingir um valor máximo em t = T/4; diminui até se anular em t = T/2: inverte seu sentido e aumenta até atingir um valor máximo em módulo (mínimo) em t = 3T/4 e em seguida diminui até chegar novamente a zero, quando reinicia um novo ciclo.

 Observe nos gráficos i X t e ε X t que, quanto mais rápido girar a espira, maior será a intensidade dessas grandezas.

 As correntes que chegam em nossas instalações domiciliares é alternada com força eletromotriz eficaz de (117V ou 227V) e frequência de 60Hz, o que significa que a espira gire 60 vezes em cada segundo (3.600 rotações por minuto).

 Lembre-se de que pelo Princípio da Conservação da Energia não pode haver aumento da energia consumida , assim a potência fornecida ao primário é a mesma do secundário  P₁ = P₂

Exercícios de vestibulares com resolução comentada sobre

Força Eletromotriz Induzida - Transformadores

 01-(UNIFESP-SP) A foto mostra uma lanterna sem pilhas, recentemente lançada no mercado. Ela funciona transformando em energia elétrica a energia cinética que lhe é fornecida pelo usuário - para isso ele deve agitá-la fortemente na direção do seu comprimento. Como o interior dessa lanterna é visível, pode-se ver como funciona: ao agitá-la, o usuário faz um ímã cilíndrico atravessar uma bobina para frente e para trás. O movimento do ímã através da bobina faz aparecer nela uma corrente induzida que percorre e acende a lâmpada.

O princípio físico em que se baseia essa lanterna e a corrente induzida na bobina são, respectivamente:

a) indução eletromagnética; corrente alternada.

b) indução eletromagnética; corrente contínua.

c) lei de Coulomb; corrente contínua.

d) lei de Coulomb; corrente alternada.

e) lei de Ampere; correntes alternada ou contínua podem ser induzidas.

 02-(UFPE-PE) O fluxo magnético através do anel da figura é 37.10^-3Wb. Quando a corrente que produz este fluxo é interrompida, o fluxo cai a zero no intervalo de tempo de 1,0 ms.

Determine a intensidade da força eletromotriz média induzida no anel, em volts.

03-(UFSC-SC) A energia eólica pode ser uma excelente opção para compor a matriz energética de uma nação como o Brasil. Um estudante construiu um modelo de gerador elétrico "eólico" colocando ventilador na frente de pás conectadas a uma espira com  1,0.10^-3m² de área, que está em um campo magnético constante de 2,0.10^-2 T.

O modelo do gerador está representado pelo esquema a seguir. Observe-o e assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

(01) Com o ventilador ligado e a espira girando, a lâmpada brilha, e a corrente gerada é alternada.

(02) Enquanto a espira estiver girando, o campo magnético gera sobre ela um torque que se opõe ao seu movimento de rotação.

(04) Correntes alternadas são normalmente usadas nas linhas de transmissão, pois podem ser diminuídas ou aumentadas se utilizarmos transformadores.

(08) Mesmo sem vento e com a espira parada teremos uma força eletromotriz induzida, pois um campo constante sempre gera uma força eletromotriz sobre uma espira.

(16) O módulo do fluxo magnético na espira varia entre -2 .10^-5T m² e o valor máximo de 2.10^-5 T m².

04-(UFPE-PE) O gráfico mostra a dependência com o tempo de um campo magnético espacialmente

uniforme que atravessa uma espira quadrada de 10 cm de lado.

Sabe-se que a resistência elétrica do fio, do qual é formada a espira, é 0,2 ohm. Calcule a corrente elétrica induzida na espira, em mA, entre os instantes t = 0 e t = 2,0 s.

05-(ITA-SP) Quando uma barra metálica se desloca num campo magnético, sabe-se que seus elétrons se movem para uma das extremidades, provocando entre elas uma polarização elétrica. Desse modo, é criado um campo elétrico constante no interior do metal, gerando uma diferença de potencial entre as extremidades da barra. Considere uma barra metálica descarregada, de 2,0 m de comprimento, que se desloca com velocidade constante de módulo v = 216 km/h num plano horizontal (veja figura),

próximo à superfície da Terra. Sendo criada uma diferença de potencial (ddp) de 3,0.10^-3V entre as extremidades da barra, o valor do componente vertical do campo de indução magnética terrestre nesse local é de

a) 6,9.10^-6 T              

b) 1,4.10^-5 T                   

c) 2,5.10^-5 T               

d) 4, 2.10^-5T                

e) 5,0.10^-5T

06-(UFPE-PR) Um anel está numa região do espaço onde existe uma densidade de campo magnético que varia com o tempo. A densidade de campo magnético é uniforme em toda a região e

perpendicular ao plano do anel. O gráfico mostra a magnitude de  em função do tempo. Observando o gráfico, assinale a afirmação correta com relação às forças eletromotrizes induzidas, ”a, ”b, ”c e ”d, durante os respectivos intervalos de tempo a, b, c e d.

a) ε_a = constante ≠ 0.        

b) ε_b = 0.         

c) ε_c = constante ≠ 0.         

d) ε_d = 0.              

e) ε_d = constante ≠ 0.

07-(UFSCAR-SP) Uma espira circular de área 1m² é colocada em um campo magnético. O campo mantém-se perpendicular ao plano da espira, porém sua intensidade diminui uniformemente à razão de 2T por segundo. Calcule a intensidade de corrente que circula pela espira se a resistência elétrica da mesma vale 4Ω.

08-(UEG-GO) A figura a seguir mostra dois circuitos nos quais se desliza uma barra condutora com a mesma velocidade « através do mesmo campo magnético uniforme e ao longo de um fio em forma de U. Os lados paralelos do fio estão separados por uma distância 2L no circuito 1 e por L no circuito 2. A corrente induzida no circuito 1 está no sentido anti-horário. Julgue a validade das afirmações a seguir.

I. O sentido do campo magnético é para dentro da página.

II. O sentido da corrente induzida no circuito 2 é anti-horário.

III. A fem induzida no circuito 1 é igual à do circuito 2.

Assinale a alternativa CORRETA:

a) Apenas as afirmações I e II são verdadeiras.                   

b) Apenas as afirmações I e III são verdadeiras.

c) Apenas as afirmações II e III são verdadeiras.                

d) Todas as afirmações são verdadeiras.

09-(UERJ-RJ) Para produzir a energia elétrica necessária a seu funcionamento, o navio possui um gerador elétrico que fornece uma potência de 16,8 MW. Esse gerador, cujo solenoide contém 10.000 espiras com raio de 2,0 m cada, cria um campo magnético B de módulo igual a 1,5.10^-2 T, perpendicular às espiras, que se reduz a zero no intervalo de tempo de 5.10^-2s.

a) O esquema a seguir representa o gerador. Sabendo que sua massa é igual a 2,16.10⁵ kg e que está apoiado em doze suportes quadrados de 0,5 m de lado, calcule a pressão, em N/m², exercida por ele sobre os suportes.(g=10m/s²)

b) Determine a força eletromotriz média induzida que é gerada no intervalo de tempo em que o campo magnético se reduz a zero.

10- (UFRN) Ao término da sua jornada de trabalho, Pedro Pedreiro enfrenta com serenidade a escuridão das estradas em sua bicicleta porque, a fim de transitar à noite com maior segurança, ele colocou em sua bicicleta dínamo que alimenta uma lâmpada de 12V. Num dínamo de bicicleta, a parte fixa (estator) é constituída de bobinas (espiras), onde é gerada a corrente elétrica, e de uma parte móvel (rotor), onde existe um ímã permanente, que gira devido ao contato do eixo do rotor com o pneu da bicicleta. Face à descrição acima e com o auxílio de conhecimentos de Física, pode-se afirmar que:

a) a energia por unidade de tempo emitida pela lâmpada mostrada na figura I não depende da velocidade da bicicleta.
b) no instante representado na figura II, o sentido correto da corrente elétrica induzida é do ponto Q para o ponto P.
c) a conversão de energia mecânica em energia elétrica ocorre devido à variação temporal do fluxo magnético nas espiras (figura II).
d) a velocidade angular do rotor (figura II) tem de ser igual à velocidade angular do pneu da bicicleta (figura I), para a lâmpada funcionar.

11-(UFC–CE) A figura (a) mostra uma espira retangular de 20 cm por 30 cm, contendo um amperímetro ideal A e um resistor R, cuja resistência vale 3,0 Ω. Um campo magnético uniforme, cuja intensidade B muda com o tempo, como mostrado na figura (b), é aplicado perpendicularmente ao plano da espira durante 1,2 segundos. Os valores de corrente, em ampère, medidos pelo amperímetro, correspondentes aos intervalos de tempo I, II e III mostrados na figura (b) são, respectivamente:

a) 0,5; 0 e 0,1.                

b) 0,4; 0 e 0,2.                    

c) 0,3; 0,1 e 0,3.                

d) 0,2; 0,1 e 0,4.                 

e) 0,1; 0,2 e 0,5.

12-(UFU–MG) Uma espira quadrada de lados 0,10 m e resistência total 20Ω está imersa em um campo magnético orientado perpendicularmente ao plano da espira, conforme figura. O fluxo magnético através da espira varia com o tempo de acordo com o gráfico apresentado. A partir dessas informações é correto afirmar que:

a) se o campo magnético variar apenas com o tempo, o seu módulo no instante t = 1,6.10^-2s será igual a 8T.
b) a fem induzida entre os pontos A e B, entre os instantes t = 0 s e t = 1,6.10^-2 s, será de 2 V.
c) de acordo com a Lei de Lenz, a corrente elétrica induzida na espira circulará de B para A.
d) a corrente elétrica induzida na espira entre os instantes t = 0 s e t = 1,6.10^-2 s será de 0,025A.

13-(ITA-SP) Uma espira em forma de U está ligada a um condutor móvel AB. O conjunto é submetido a um campo de indução magnética, B = 4,0 T, perpendicular ao plano do papel e orientado para dentro dele. A largura da espira é, L = 2,0 cm

Determine a força eletromotriz induzida e o sentido convencional da corrente, sabendo que a velocidade AB é 20 cm / s.

14-(ITA-SP) Uma bicicleta, com rodas de 60 cm de diâmetro externo, tem seu velocímetro composto de um ímã preso em raios, a 15 cm do eixo da roda, e de uma bobina quadrada de 25 mm² de área, com 20 espiras de fio metálico, presa no garfo da bicicleta.

O ímã é capaz de produzir um campo de indução magnética de 0,2 T em toda a área da bobina (veja a figura). Com a bicicleta a 36 km/h, a força eletromotriz máxima gerada pela bobina é de

a) 2 x 10^-5V                    

b) 5 x 10^-3V                      

c) 1 x 10^-2V                    

d) 1 x 10^-1V                    

e) 10V

15-(UFSM-RS) A turbina movimentada pela água está acoplada a um gerador elétrico. A figura que representa corretamente o sentido da corrente convencional (i) num segmento de condutor que se desloca com velocidade , numa região de campo magnético uniforme, é:

16-(UNICAMP-SP) O princípio de funcionamento dos detectores de metais utilizados em verificações de segurança é baseado na lei de indução de Faraday. A força eletromotriz induzida por um fluxo de campo magnético variável através de uma espira gera uma corrente. Se um pedaço de metal for colocado nas proximidades da espira, o valor do campo magnético será alterado, modificando a corrente na espira. Essa variação pode ser detectada e usada para reconhecer a presença de um corpo metálico nas suas vizinhanças.

Considere que o campo magnético B atravessa perpendicularmente a espira e varia no tempo segundo a figura. Se a espira tem raio de 2 cm, qual é a força eletromotriz induzida?

17-(UFBA) Em uma região onde existe um campo magnético uniforme B = 0,2T na direção vertical,

uma barra metálica — de massa desprezível, comprimento L=1m e resistência elétrica R = 0,5Ω— desliza sem atrito, sob a ação de um peso, sobre trilhos condutores paralelos de resistência desprezível, conforme a figura.

Sabendo que o circuito formado pela barra e pelos trilhos está contido em um plano horizontal e que, após alguns instantes, a barra passa a se mover com velocidade constante, identifique a origem da força que equilibra o peso e, considerando a massa M=40g e a aceleração da gravidade g=10m/s², calcule o valor da velocidade constante.

18-(ITA-SP) A figura mostra um circuito formado por uma barra fixa FGHJ e uma barra móvel MN,

imerso num campo magnético perpendicular ao plano desse circuito. Considerando desprezível o atrito entre as barras e também que o circuito seja alimentado por um gerador de corrente constante I, o que deve acontecer com a barra móvel MN?

a) Permanece no mesmo lugar.                                           

b) Move-se para a direita com velocidade constante.

c) Move-se para a esquerda com velocidade constante.     

d) Move-se para a direita com aceleração constante.

e) Move-se para a esquerda com aceleração constante.

19- (ITA-SP) Uma haste metálica com 5,0 kg de massa e resistência de 2,0 Ω desliza sem atrito

sobre duas barras paralelas separadas de 1,0 m, interligadas por um condutor de resistência nula e

apoiadas em um plano de 30° com a horizontal, conforme a figura. Tudo encontra-se imerso num campo magnético B , perpendicular ao plano do movimento, e as barras de apoio têm resistência e atrito desprezíveis.

Considerando que após deslizar durante um certo tempo a velocidade da haste permanece constante em 2,0 m/s, assinale o valor do campo magnético. (g=10m/s²)

a) 25,0 T                       

b) 20,0 T                           

c) 15,0 T                             

d) 10,0 T                             

e) 5,0 T 

20-(FUVEST-SP) Um anel de alumínio, suspenso por um fio isolante, oscila entre os pólos de um ímã, mantendo-se, inicialmente, no plano perpendicular ao eixo N – S e eqüidistante das faces polares. O anel oscila, entrando e saindo da região entre os polos, com uma certa amplitude.

Nessas condições, sem levar em conta a resistência do ar e outras formas de atrito mecânico, pode-se afirmar que, com o passar do tempo,

a) a amplitude de oscilação do anel diminui.                           

b) a amplitude de oscilação do anel aumenta.

c) a amplitude de oscilação do anel permanece constante.      

d) o anel é atraído pelo polo Norte do ímã e lá permanece.

e) o anel é atraído pelo polo Sul do ímã e lá permanece.

21-(UnB-DF) O imã da figura está estabelecendo um fluxo Φ₁=0,3.10^-3Wb. Aproximando rapidamente o imã da espira, o fluxo passa a valer Φ₂=2,3.10^-3Wb. Supondo que essa variação ocorreu em um

 intervalo de tempo  Δt=0,5s e que a resistência da espira vale 1,0Ω, determine a corrente induzida na espira. Dê sua resposta em miliampère.

22-(ITA-SP) Aplica-se um campo de indução magnética uniforme perpendicularmente ao plano de uma espira circular de área A=0,5m², conforme a figura. O vetor varia com o tempo conforme o gráfico.

 Esquematize em escala a força eletromagnética induzida em função do tempo, adotando como positiva a força eletromotriz que coincide com o sentido horário, e negativo a que coincide com o sentido anti-horário. (supor que a espira seja vista de cima)

23-(UnB-DF) O gráfico abaixo mostra o módulo do campo magnético que atravessa uma bobina com 100 espiras em função do tempo.

Sabendo-se que as espiras são quadradas e que têm 20cm de lado, calcule a força eletromotriz induzida na bobina, se o campo magnético é dado em tesla e o tempo em segundo. Dê a resposta em volt.

24-(UERJ-RJ) O mágico passa uma bengala por dentro de um aro, de 40 cm de raio, contendo pequenas lâmpadas, que se iluminam e permanecem iluminadas enquanto é mantido o movimento relativo entre os dois objetos. Na realidade, a bengala é um ímã e o aro é uma espira metálica circular. Pode-se supor que o plano da espira seja mantido perpendicular às linhas de indução magnética durante o movimento relativo. Considerando 3 e admitindo que o campo magnético varie de zero a 1,0T em 0,40 s, calcule a força eletromotriz induzida na espira.

25-(UERJ-RJ) O motorista dá partida no carro para iniciar sua viagem. O sistema de ignição do carro possui um conjunto de velas ligadas aos terminais de uma bobina de 30.000 espiras circulares. O diâmetro médio das espiras é igual a 4,0cm.  Esse sistema,

quando acionado, produz uma variação do campo magnético, , de 10³T na bobina, sendo o campo perpendicular ao plano das espiras. Estabeleça o módulo da tensão resultante entre os terminais da bobina quando o sistema de ignição é acionado.

26-(Fazu-MG) Um avião, voando à altura de 10.000m, sofre uma pane e cai, cortando as linhas do campo magnético terrestre. Nessas condições, é possível medir, entre as extremidades das asas do avião:

a) uma corrente elétrica         

b) um campo magnético         

c) uma diferença de temperatura         

d) uma compressão mecânica

e) uma diferença de potencial

27-(UFB) O Airbus A330-200 da TAM, tem 60m de envergadura (distância entre os extremos das asas). Ele voa a 720km/h e a uma altitude constante, numa região onde a componente vertical do vetor indução magnética da Terra (campo magnético terrestre) tem valor de 5.10^-5T. Calcule a diferença de potencial (fem) induzida entre os extremos das asas.

28-(UFABC-SP) Fazendo girar uma espira no interior de um campo magnético uniforme constante, essa fica sujeita a uma corrente elétrica induzida que varia de acordo com a inclinação da espira no interior desse campo.

Sabendo que a velocidade angular da espira é mantida constante e que a seqüência mostrada completa-se em um ciclo,  faça um esboço do gráfico da intensidade da corrente elétrica i em função do tempo t para os primeiros 8s.

29-(FUVEST-SP) É possível acender um LED, movimentando-se uma barra com as mãos? Para verificar essa possibilidade, um jovem utiliza um condutor elétrico em forma de U, sobre o qual pode ser movimentada uma barra M, também condutora,

entre as posições X₁e X₂. Essa disposição delimita uma espira condutora, na qual é inserido o LED, cujas características são indicadas na tabela ao lado. Todo o conjunto é colocado em um campo magnético B (perpendicular ao plano dessa folha e entrando nela), com intensidade de 1,1 T.

O jovem, segurando em um puxador isolante, deve fazer a barra deslizar entre X₁e X₂. Para verificar em que condições o LED acenderia durante o movimento, estime:

a) A tensão V, em volts, que deve ser produzida nos terminais do LED, para que ele acenda de acordo com suas especificações.

b) A variação do fluxo ΔΦ do campo magnético através da espira, no movimento entre X₁e X₂.

c) O intervalo de tempo t, em s, durante o qual a barra deve ser deslocada entre as duas posições, com velocidade constante, para que o LED acenda.

NOTE E ADOTE: A força eletromotriz induzida é tal que ε = - ΔΦ/Δt

30-(UNICAMP-SP) O alicate-amperímetro é um medidor de corrente elétrica, cujo princípio de funcionamento baseia-se no campo magnético produzido pela corrente. Para se fazer uma medida, basta envolver o fio com a alça do amperímetro, como ilustra a figura a seguir.

a) No caso de um fio retilíneo e longo, pelo qual passa uma corrente i, o módulo do campo magnético produzido a uma distância r

do centro do fio é dado por B=μ_oi /2π r, onde μ_o=4.π10^-7T.m/A.. Se o campo magnético num ponto da alça circular do alicate da figura for igual a 1,0.10^-5T, qual é a corrente que percorre o fio situado no centro da alça do amperímetro?

b) A alça do alicate é composta de uma bobina com várias espiras, cada uma com área A = 0,6 cm². Numa certa medida, o campo  magnético, que é perpendicular à área da espira, varia de zero a 5,0.10^-6T em 2,0.10^-3s. Qual é a força eletromotriz induzida ε , em uma espira? A lei de indução de Faraday é dada por: ε= -ΔΦ/Δt , onde Φ é o fluxo magnético, que, no caso é o produto do campo magnético pela área da espira.

31-(UFSM-RS) A transmissão de energia elétrica se dá a altas voltagens, mas, nas residências, as tomadas fornecem baixas voltagens.

Transformadores são dispositivos eletromagnéticos que, baseados na lei de ____________, mudam o valor da ____________ elétrica ____________.

Assinale a alternativa que completa as lacunas.

a) Faraday - tensão – alternada          

b) Faraday - tensão – contínua         

c) Ampere - tensão – alternada         

d) Ampere - força – alternada         

e) Ampere - força - contínua

32-(UFSM-RS) As usinas geradoras de energia elétrica produzem _____ que permite, através de um transformador, elevar a _____ e, assim, diminuir a ______, de modo a diminuir as perdas de energia por efeito Joule nas linhas de transmissão.

Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas.

a) tensão - corrente elétrica - tensão

b) corrente contínua - corrente elétrica – tensão                  

c) corrente alternada - tensão - corrente elétrica

d) corrente contínua - tensão - corrente elétrica                   

e) corrente alternada - corrente elétrica - tensão

33-(UFSCAR-SP) No final do século XIX, uma disputa tecnológica sobre qual a corrente elétrica mais adequada para transmissão e distribuição da energia elétrica, gerada em usinas elétricas, tornou clara a vantagem do uso da corrente alternada, em detrimento da corrente contínua. Um dos fatores decisivos para essa escolha foi a possibilidade da utilização de transformadores na rede de

distribuição de eletricidade. Os transformadores podem aumentar ou diminuir a tensão a eles fornecida, permitindo a adequação dos valores da intensidade da corrente transmitida e reduzindo perdas por efeito Joule, MAS SÓ FUNCIONAM EM CORRENTE ALTERNADA. O princípio físico em que se baseia o funcionamento dos transformadores e a característica da corrente alternada que satisfaz a esse princípio são, respectivamente,

a) a conservação da carga e o movimento oscilante dos portadores de carga elétrica.

b) a indução eletrostática e o movimento contínuo dos portadores de carga elétrica.

c) a indução eletrostática e o movimento oscilante dos portadores de carga elétrica.

d) a indução eletromagnética e o movimento contínuo de portadores de carga elétrica.

e) a indução eletromagnética e o movimento oscilante dos portadores de carga elétrica.

34-(UFRN-RN) A linha telefônica fixa residencial é movida a corrente elétrica contínua (CC), com tensão de 45V, e funciona de forma independente da rede elétrica convencional, que é de corrente alternada (CA) e com tensão de 220V. Devido a uma freqüente falta de energia na linha convencional de sua casa, Joãozinho, estudante do ensino médio, pensou em fazer um transformador elevador de tensão, para usar na luminária de sua mesa de estudo. Sua ideia é tirar energia da tomada do telefone (o que é proibido por lei) e usá-la numa situação de emergência.

Pode-se dizer que o objetivo de Joãozinho

a) será alcançado, mas, pela lei de Faraday, o rendimento da luminária cairá um pouco em relação àquele obtido quando a luminária é ligada na rede convencional.

b) só será alcançado se a linha telefônica tiver tensão de, pelo menos, 110 V.

c) não será alcançado, pela impossibilidade de se elevar tensão contínua para tensão alternada somente com um transformador.

d) não será alcançado, porque tensão só pode ser baixada, e, não, elevada.

35-(UFRS-RS) O fenômeno da indução eletromagnética permite explicar o funcionamento de diversos aparelhos, entre eles o transformador, o qual é um equipamento elétrico que surgiu no início do século 19, como resultado da união entre o trabalho de cientistas e engenheiros, sendo hoje um componente essencial na tecnologia elétrica e eletrônica.

Utilizado quando se tem a necessidade de aumentar ou diminuir a tensão elétrica, o transformador é constituído por um núcleo de ferro e duas bobinas, conforme ilustra a figura a seguir. Uma das bobinas (chamada de primário) tem N₁ espiras e sobre ela é aplicada a tensão U₁, enquanto que a outra (chamada de secundário) tem N₂ espiras e fornece a tensão U₂.

Sobre o transformador, é correto afirmar:

a) É utilizado para modificar a tensão tanto em sistemas de corrente contínua quanto nos de corrente alternada.

b) Só aparece a tensão U₂ quando o fluxo do campo magnético produzido pelo primário for constante.

c) Num transformador ideal, a potência fornecida ao primário é diferente da potência fornecida pelo secundário.

d) Quando o número de espiras N₁ é menor que N₂, a corrente no secundário é maior que a corrente no primário.

e) Quando o número de espiras N₁ é menor que N₂, a tensão U₂ será maior que a tensão aplicada U₁.

36-(UFSM-RS) Um velho caminhão a gasolina necessita de alta tensão nas velas, para produzir as faíscas que iniciam o processo de queima desse combustível nas câmaras de combustão, sendo essa tensão obtida por meio de uma bobina de indução. A transformação de baixa tensão para alta tensão está baseada na lei de

a) Coulomb.                          

b) Ohm.                          

c) Kirchhoff.                           

d) Ampére.                          

e) Faraday.

37-(UFRS-RS) Selecione a alternativa que preenche corretamente as lacunas no texto abaixo.

Materiais com propriedades magnéticas especiais têm papel muito importante na tecnologia moderna.  Entre inúmeras aplicações, podemos mencionar a gravação e a leitura magnéticas, usadas em fitas magnéticas e discos de computadores. 

A ideia básica na qual se fundamenta a leitura magnética é a seguinte: variações nas intensidades de campos .......... , produzidos pela fita ou pelo disco em movimento, induzem .......... em uma bobina existente no cabeçote de leitura, dando origem a sinais que são depois amplificados.

a) magnéticos – magnetização            

b) magnéticos - correntes elétricas         

c) elétricos - correntes elétricas     

d) elétricos – magnetização                

e) elétricos - cargas elétricas

38-(UEPG-PR) Sobre um transformador ideal em que o número de espiras do enrolamento secundário é menor que o do enrolamento primário, assinale o que for correto.

01) A potência elétrica na entrada do enrolamento primário desse transformador é igual à potência elétrica na saída do enrolamento secundário.

02) Se ligarmos os terminais do enrolamento primário a uma bateria de 12 V, teremos uma ddp menor no enrolamento secundário.

04) A energia no enrolamento primário é igual à energia no enrolamento secundário, caracterizando o princípio da conservação de energia.

08) As correntes nos enrolamentos primário e secundário desse transformador são iguais.

16) A transferência de potência do enrolamento primário para o enrolamento secundário não ocorre por indução.

39-(UNESP-SP) A figura representa uma das experiências de Faraday que ilustram a indução eletromagnética, em que ε é uma bateria de tensão constante, K é uma chave, B₁ e B₂ são duas

bobinas enroladas num núcleo de ferro doce e G é um galvanômetro ligado aos terminais de B₂ que, com o ponteiro na posição central, indica corrente elétrica de intensidade nula.

Quando a chave K é ligada, o ponteiro do galvanômetro se desloca para a direita e

a) assim se mantém até a chave ser desligada, quando o ponteiro se desloca para a esquerda por alguns instantes e volta à posição central.

b) logo em seguida volta à posição central e assim se mantém até a chave ser desligada, quando o ponteiro se desloca para a esquerda por alguns instantes e volta à posição central.

c) logo em seguida volta à posição central e assim se mantém até a chave ser desligada, quando o ponteiro volta a se deslocar para a direita por alguns instantes e volta à posição central.

d) para a esquerda com uma oscilação de frequência e amplitude constantes e assim se mantém até a chave ser desligada, quando o ponteiro volta à posição central.

e) para a esquerda com uma oscilação cuja frequência e amplitude se reduzem continuamente até a chave ser desligada, quando o ponteiro volta à posição central.

40-(UFPR-PR) Sabe-se que em um transformador não há, necessariamente, ligação elétrica entre o condutor do enrolamento primário e o do secundário. Entretanto, a energia elétrica é transmitida do primário para o secundário. A partir destes fatos e dos conhecimentos sobre eletromagnetismo, é correto afirmar:

(01) A corrente elétrica do enrolamento secundário não influi no funcionamento do primário.

(02) O transformador só funciona com corrente elétrica variável.

(04) É a variação do fluxo do campo magnético nos enrolamentos que permite a transmissão da energia elétrica.

(08) A diferença de potencial nos terminais do enrolamento secundário é sempre menor que a diferença de potencial nos terminais do primário.

(16) A corrente elétrica é sempre a mesma nos enrolamentos primários e secundário.

41-(ITA-SP) Considere o transformador da figura, onde Vp é a tensão no primário, Vs é a tensão no secundário, R, um resistor, N₁ e N₂ são o número de espiras no primário e secundário, respectivamente, e S uma chave.

Quando a chave é fechada, qual deve ser a corrente Ip no primário?

42-(UERJ-RJ) O supermercado dispõe de um transformador de energia elétrica que opera com tensão de 8.800 V no enrolamento primário e tensões de 120 V e 220 V, respectivamente, nos

enrolamentos secundários 1 e 2. Considere que os valores das tensões sejam eficazes e que o transformador seja ideal.

a) Determine a relação entre o número de espiras no enrolamento primário e no secundário 2.

b) Sabendo que a potência no enrolamento primário é de 81.000 W e que a corrente no secundário 2 é 150 A, calcule a corrente elétrica no enrolamento secundário 1.

Considere que os valores das tensões sejam eficazes e que o transformador seja ideal.

43-(PUC-RS) Num transformador de perdas de energia desprezíveis, os valores eficazes da corrente e da tensão, no primário, são respectivamente 2,00A e 80,0V, e no secundário, o valor eficaz da corrente é de 40,0A. Portanto, o quociente entre o número de espiras no primário e o número de espiras no secundário, e a tensão no secundário são, respectivamente,

a) 40 e 40,0V                 

b) 40 e 20,0V                    

c) 20 e 20,0V                 

d) 20 e 4,0V                      

e) 10 e 2,0V

44- (UFSC-SC) 

Pedrinho, após uma aula de Física, resolveu verificar experimentalmente o que tinha estudado até o momento. Para tal experimento, ele usou uma bobina com 50 espiras, um ímã preso a um suporte

não condutor e uma lâmpada incandescente de 5 W de potência. O experimento consistia em mover o ímã para dentro e para fora da bobina, repetidamente. Ao terminar o

experimento, Pedrinho fez algumas observações, que estão listadas na forma de proposições.

Assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01) O módulo da força eletromotriz induzida na bobina é diretamente proporcional à variação do fluxo magnético em função da distância.  

02) É difícil mover o ímã dentro da bobina, pois o campo magnético de cada espira oferece uma resistência ao movimento do ímã. Isto é explicado pela Lei de Lenz.  

04) Se a corrente na lâmpada for de 2 A, a força eletromotriz induzida em cada espira da bobina é 0,05 V.  

08) A frequência do movimento do ímã no interior da bobina não interfere na luminosidade da lâmpada.  

16) Para haver uma corrente induzida na bobina é necessário que o circuito esteja fechado.  

32) O trabalho realizado para mover o ímã para dentro e para fora da bobina é transformado integralmente em energia luminosa na lâmpada. 

45- (UFOP-MG)

Um transformador tem os seguintes valores nominais: 110 V, 220 V e 2200 W.

Sabendo que o enrolamento cujos terminais indicam 110 V tem 250 espiras, determine:

a) o número de espiras do enrolamento correspondente à força eletromotriz de 220 V;

b) a intensidade da corrente em cada terminal quando se utiliza esse transformador para ligar uma televisão, com valores nominais de 220 V e 880 W, a uma tomada que fornece 110 V;

c) a intensidade máxima da corrente em cada terminal.

46-(UFOP-MG) 

Para escoar a energia elétrica produzida em suas turbinas, a hidrelétrica de Itaipu eleva a tensão de saída para aproximadamente 700.000 V. Em sua residência, as tomadas apresentam uma tensão de 127 V e/ou 220 V. O equipamento que realiza essa tarefa de

elevar e abaixar a tensão é o transformador. É correto afirmar que

a) o princípio de funcionamento de um transformador exige que a tensão/corrente seja contínua. 

b) o princípio de funcionamento de um transformador exige que a tensão/corrente seja alternada. 

c) o transformador irá funcionar tanto em uma rede com tensão/corrente alternada quanto em uma com tensão/corrente contínua. 

d) o transformador irá funcionar quando, no enrolamento primário, houver uma tensão/corrente contínua e, no secundário, uma alternada. 

47-(UFT-TO)  Com relação ao fenômeno da indução eletromagnética:

I. Foi descoberto experimentalmente por M. Faraday

II. Uma força eletromotriz  (f.e.m.) é sempre induzida em um laço condutor fechado quando o fluxo magnético que o atravessa varia.

III. A f.e.m. induzida neste laço causa a aparição de uma corrente induzida.

Podemos afirmar que: 

a) Nenhuma das afirmações está correta.      

b) Apenas a afirmação I está correta.      

c) Apenas as afirmações I e II estão corretas.   

d) Apenas as afirmações I e III estão corretas.      

e) Todas as afirmações estão corretas.   

48-(UDESC-SC)

Na figura a seguir está representada uma espira quadrada de lado igual a 10,0 cm, situada no interior de um campo magnético uniforme B, perpendicular ao plano do papel e dirigido para dentro do papel, cuja intensidade é 0,50 Weber/m². O plano formado pela espira é paralelo ao papel. Quando o campo magnético tem seu sentido completamente invertido, surge na espira uma força eletromotriz induzida de 5,0 V.

O intervalo de tempo médio utilizado para inverter completamente o sentido do campo magnético, neste caso, é:

a) 1,0.10^-4 s                         

b) 1,0.10^-3 s                                

c) 2,0.10^-3 s                               

d) 10 s                                  

e) zero 

49-(CEFET-MG)

A figura abaixo representa o esquema de um transformador utilizado para aumentar ou diminuir a

tensão elétrica fornecida a um circuito. Sobre o funcionamento desse transformador, se ________, então, ____________.

A opção que completa, corretamente, as lacunas acima é:

a) V₁ = V₂ , i₁ < i₂.                                

b) V₁ > V₂ , i₁ > i₂.                     

c) V₁ > V₂ , N₁> N₂.                        

d) V₁ = V₂ , N₁ < N₂. 

50-(ENEM-MEC)

Há vários tipos de tratamentos de doenças cerebrais que requerem a estimulação de partes do cérebro por correntes elétricas. Os eletrodos são introduzidos no cérebro para gerar pequenas

correntes em áreas específicas. Para se eliminar a necessidade de introduzir eletrodos no cérebro, uma alternativa é usar bobinas que, colocadas fora da cabeça, sejam capazes de induzir correntes elétricas no tecido cerebral.

Para que o tratamento de patologias cerebrais com bobinas seja realizado satisfatoriamente, é necessário que

a) haja um grande número de espiras nas bobinas, o que diminui a voltagem induzida. 

b) o campo magnético criado pelas bobinas seja constante, de forma a haver indução eletromagnética. 

c) se observe que a intensidade das correntes induzidas depende da intensidade da corrente nas bobinas. 

d) a corrente nas bobinas seja contínua, para que o campo magnético possa ser de grande intensidade. 

e) o campo magnético dirija a corrente elétrica das bobinas para dentro do cérebro do paciente. 

 51-(UNESP-SP) 

Um gerador eletromagnético é constituído por uma espira com seção reta e área S, que gira com velocidade angular w no interior de um campo magnético uniforme de intensidade B. À medida que a espira gira, o fluxo magnético ф que a atravessa varia segundo a expressão ф (t) = B.S.coswt onde t é o tempo, produzindo uma força eletromotriz nos terminais do gerador eletromagnético, cujo sentido inverte-se em função do giro da espira. Assim, a corrente no resistor R, cujo sentido inverte a cada meia volta, é denominada corrente alternada.

Considere a espira com seção reta de 10 cm², girando à razão de 20 voltas por segundo, no interior de um campo magnético de intensidade igual a 2.10^-5 T.

Trace o gráfico do fluxo magnético ф (t) que atravessa a espira em função do tempo, durante um período (T) indicando os valores do fluxo magnético nos instantes T/4, T/2, 3T/4 e T.  

52-(UFPR-PR) 

Uma das maneiras de gerar correntes elétricas é transformar energia mecânica em energia elétrica através de um gerador elétrico. Em uma situação simplificada, dispõe-se de ímãs para produzir o campo magnético e de uma bobina formada por 10 espiras circulares com 10 cm de diâmetro montados conforme a figura a seguir. A bobina está presa a um eixo que passa pelo seu diâmetro e gira com velocidade constante de 2 rotações por segundo. A bobina possui dois terminais que permitem o aproveitamento da energia elétrica gerada. Num dado instante, as linhas do campo magnético atravessam perpendicularmente o plano das espiras e o fluxo magnético é máximo; após a bobina girar 90° em torno do eixo, esse fluxo é zero.

Considere que na região da bobina o campo magnético é uniforme, com módulo igual a 0,01 T e orientado conforme indicado na figura. Determine a força eletromotriz média induzida na bobina ao girar 90° a partir da situação de máximo fluxo.

53-(UFSC-SC)

Um dos componentes fundamentais para uma boa qualidade de som é o alto-falante, que consiste basicamente de um cone (geralmente de papelão), uma bobina e um ímã permanente, como

mostrado nas figuras abaixo.

A respeito do funcionamento do alto-falante, assinale a(s) proposição(ões) CORRETA(S).

01. A intensidade do campo magnético criado pela bobina depende unicamente do número de espiras da mesma.

02. O movimento do cone do alto-falante é consequência da lei de Lenz.

04. A vibração do cone cria no ar regiões de altas e baixas pressões, que se propagam na forma de ondas transversais.

08. A altura do som reproduzido pelo alto-falante depende da frequência do sinal elétrico enviado pelo aparelho de som.

16. A intensidade da onda sonora reproduzida pelo alto-falante é proporcional à intensidade da corrente elétrica que percorre a bobina.

32. A corrente elétrica enviada ao alto-falante percorre a bobina, gerando um campo magnético que interage com o ímã permanente, ocasionando o movimento do cone na direção axial da bobina.

54-(UFSC-SC)

O campo magnético B através de uma única espira com diâmetro de 80,0/√π cm e resistência de 8,0 Ω varia com o tempo, como mostrado no gráfico abaixo.

01. A força eletromotriz induzida é máxima no intervalo de tempo entre t = 4 s e t = 5 s.

02. A força eletromotriz induzida no intervalo entre t = 0 s e t = 1 s é de 1,0 V.

04. A força eletromotriz induzida no intervalo entre t = 1 s e t = 2 s é de – 0,16 V.

08. A corrente induzida no intervalo entre t = 5 s e t = 6 s é de 0,02 A.

16. O gráfico do fluxo magnético que atravessa a espira pode ser traçado a partir do gráfico de B em função de t.

32. A força eletromotriz pode ser calculada com base na lei de Ampère

 55-(IFNMG-MG)

Dentre muitas outras contribuições dadas à Física Teórica, Einstein notabilizou-se pela proposição de experiências de pensamento (da expressão alemã Gedankenexperiment). Uma destas, ilustrada na

figura abaixo, descreve a situação

física em que uma haste metálica, cuja massa é 5,0 kg, tendo resistência elétrica de 2,0 Ω, desliza sem atrito sobre duas barras paralelas e separadas com uma distância de 1,0 m uma da outra. As barras são interligadas por um condutor de resistência nula e apoiadas em um plano inclinado de 30º com a horizontal. Esse conjunto encontra-se no vácuo e imerso em um campo de indução magnética , perpendicular ao plano do movimento. Considerando que, após deslizar durante algum tempo, a velocidade da haste permanece constante e igual a 2,0 m/s, o valor do módulo de B, expresso em tesla, está corretamente apresentado na alternativa:

56-(UNIOESTE-PR)

O oscilador esboçado na figura abaixo é composto por uma barra metálica de massa M e resistividade ρ, cujos terminais são “r” e “s”, e por uma mola isolante de constante elástica “k”. Este sistema está em contato e desliza sem atrito sobre um trilho horizontal, feito do mesmo material da barra, em forma de “C”. Os “x” denotam uma região do espaço onde existe um campo magnético uniforme, de modulo B, perpendicular ao plano que contém os trilhos. As setas verticais enumeradas indicam algumas posições. Os efeitos do atrito com o ar são desprezíveis.

No instante de tempo t = 0 o oscilador e liberado no ponto (1) a partir do repouso e começa a se mover. Quanto a

amplitude (A) do movimento executado e a tensão (V_rs) medida entre “r” e “s”, e correto afirmar que

A. A diminui com o passar do tempo e V_rs tem maior módulo ao passar por (1).

B. A diminui com o passar do tempo e V_rs tem maior módulo ao passar por (2)

C. A diminui com o passar do tempo e V_rs tem maior módulo ao passar por (3).

D. A permanece constante e V_rs tem maior módulo ao passar por (2).

E. A permanece constante e V _rs é sempre nula.

57-(AFA)

A figura a seguir mostra um ímã oscilando próximo a uma espira circular, constituída de material condutor, ligada a uma lâmpada.

A resistência elétrica do conjunto espira, fios de ligação e lâmpada é igual a R e o ímã oscila em MHS com período igual a T. Nessas

condições, o número de elétrons que atravessa o filamento da lâmpada, durante cada aproximação do ímã

a) é diretamente proporcional a T.              

b) é diretamente proporcional a T².                      

c) é inversamente proporcional a T.

d) não depende de T.

 Resolução comentada dos exercícios de vestibulares sobre

Força Eletromotriz Induzida – Transformadores

01- A corrente está sendo induzida (indução eletromagnética) e muda de sentido no “vai e vem” do imã  ---  R- A

02-  Fluxo inicial  ---  Φ_o =37.10^-3Wb  ---  fluxo final  ---    Φ=0  ---  variação de fluxo  ---  ΔΦ=Φ - Φ_o=37.10^-3 – 0  ---  ΔΦ=37.10^-3Wb  ---  ε=ΔΦ/Δt=37.10^-3/10^-3  ---  ε=37V

03- 01. Correta  ---  quando a espira gira, o fluxo magnético através dela sofre variação e surge uma força eletromotriz induzida que gera uma corrente elétrica induzida.

02. Correta  ---  Lei de Lenz

O4. Correta  ---  veja teoria

08. Falsa  ---  com a espira parada não ocorre variação de fluxo magnético.

16. Correta  ---  Φ=B.S.cosα  ---   valor máximo  ---  Φ=B.S.cos0^o=2.10^-2.1.10^-3.(+1)=+2,0.10^-5T.m²  ---  valor mínimo  ---  Φ=B.S.cosα=2.10^-2.1.10^-3.cos180^o=2.10^-5.(-1)=-2,0.10^-5T.m²  ---  R- (01 + 02  04 + 16) = 23

04- L=10cm=0,1m  ---  S=L.L=0,1.0,1=0,01m²  ---  Φ_i=0  ---  Φ_f=B.S=1.0,01=0,01T  ---  ΔΦ= Φ_f  - Φ_i=0,01 – 0=0,01T  ---

   ε=ΔΦ/Δt=0,01/2  ---  ε=0,005V  ---  R=U/i  ---  R=ε/i  ---  0,2=0,005/i  ---  i=0,025ª  ---  i=25mA 

05- ε=BLV  ---  3.10^-3=B.2.60  ---  B=2,5.10^-5T

06- No intervalo d, onde  varia, e consequentemente o fluxo magnético também varia  ---  R- E

07- ε=ΔΦ/Δt=2/1  ---  ε=2V  ---  R=U/i  ---  R=ε/i  ---  4=2/i  ---  i=0,5A

08- I – Como a área das espiras está aumentando (fluxos induzido e indutor tem sentidos contrários) e o fluxo induzido pela corrente está saindo da página (regra da mão direita), o fluxo indutor está entrando na página  ---  Correta

II – Correta  ---   mesmo campo magnético que o da 1, áreas aumentando e consequentemente mesmo sentido de corrente.

III – Falsa  ---  as expressões (Φ=B.S.cosα e ε=ΔΦ/Δt) mostra que a fem induzida depende da área S.

R- A

09- a) P_total=F/A=P/A=mg/A  ---  P_total=2,16.10⁵.10/(0,5).(0,5)  ---  P_total=86,4.10⁵N/m²  ---  um suporte  ---  P=86,4.10⁵/12  ---  P=7,2.10⁵N/m²

b) Variação de fluxo de 1 espira Φ_f=B.S=1,5.10^-2.π.R²=1,5.10^-2.3.4  ---  Φ_f=18.10^-2Wb  ---  Φ_i=0  ---  ΔΦ=18.10^-2Wb  ---  força eletromotriz de uma espira  ---  ε= ΔΦ/Δt=18.10^-2/5.10^-2=3,6V  ---  uma espira – ε=3,6V  ---  10.000espiras  ---  ε=3,6.10⁴V

10- R- C

11- S=0,2.0,3  ---  S=0,06m²  ---  intervalo I  ---  ΔΦ=(6.0,06 – 0.0,06)=0,36Wb  ---  ε= ΔΦ/Δt=0,36/0,3  ---  ε=1,2V  ---  R=ε/i  ---  3=1,2/i  ---  i_I=0,4 A  ---  intervalo II  ---  ΔΦ=(6.0,06 – 6.0,06)=0,0  ---  ε= ΔΦ/Δt=0,0/0,3  ---  ε=0  ---  i_II=0  ---   intervalo III  ---  ΔΦ=(0.0,06 – 0,6.0,06)= - 0,36Wb  ---  ε= ׀ΔΦ׀/Δt=0,36/0,6  ---  ε=0,6V  ---  R=ε/i  ---  3=0,6/i  ---  i_III=0,2 A  ---  R- B

12- S=0,10.0,10=0,01m²  ---  variação de fluxo entre 0 e 16.10^-3s  ---  ΔΦ=8.10^-3 – 0=8.10^-3Wb  ---  ε= ΔΦΔt=8.10^-316.10^-3  ---  ε=0,5V  ---  R=εi  ---  20=0,5/i  ---  i=0,025 A  ---   R- D

13- ε=B.L.V=4.0,02.0,2  ---  ε=0,016V  ---  ε=1,6.10^-2V  ---  como o fluxo através da espira está aumentando, o fluxo induzido deve se opor a esse aumento e o campo magnético induzido deve estar saindo do papel  ---  usando a regra da mão direita com saindo do papel, a corrente elétrica induzida será no sentido anti-horário.

14- Fluxo total através da bobina  ---  Φ_total=nB.S=20.0,2.25.10^-6  ---  Φ_total=100.10^-6=10^-4Wb  ---   a velocidade escalar de um ponto da periferia da roda  de raio R=60/2=30=0,3m, é V=36km/h=10m/s

---  velocidade angular da roda da roda  ---  W=V/R=10/0,3  ---  W=100/3rad/s  ---  esta velocidade angular é a mesma onde estão os imãs de raio R=0,15m  ---  W=V/R  ---  100/3=V/0,15m  --- V=5m/s (velocidade escalar dos imãs)  ---  ΔS=um dos lados da espira quadrada de área 25mm²  ---  L=5mm=5.10^-3  ---  V= ΔS/Δt  ---  5=5.10^-3/Δt  ---  Δt=10^-3s (tempo que a bobina demora para variar o fluxo de 0 até o valor máximo)  ---  fem máxima  ---  ε=ΔΦ/Δt=10^-4/10^-3  ---  ε=10^-1V  ---  R- D

15- R- A – Veja teoria

16- S=πR²=3.(2.10^-2)²  ---  S=12.10^-4m²  ---  entre 0 e 5.10^-2s  ---  ΔΦ=B.S – B_o.S_o=5.10^-4.12.10^-4 – 0=6.10^-7Wb  ---  ε= ΔΦ/Δt= 6.10^-7/5.10^-2  ---  ε=1,2.10^-5V  ---  ε=12μV

17- De acordo com a Lei de Faraday-Lenz, o deslocamento da barra metálica, levando à variação do fluxo magnético através da área delimitada pela barra metálica e pelos trilhos, gera uma força eletromotriz no circuito. Por outro lado, na medida em que a barra metálica é percorrida por uma corrente elétrica e está situada em uma região em que há campo magnético, sobre ela atuará uma força magnética. A força eletromotriz gerada se contrapõe ao efeito que a gera e desse modo a força magnética que atua sobre a barra metálica é contrária à tensão no fio ao qual está conectada a massa M.

A força eletromotriz gerada é dada por ε= Blv, em que v é a velocidade da barra metálica e a força magnética sobre a barra é

F_m = P  ---  Bil=mg  ---  0,2=i.1=0,04.10  ---  i=2A  ---  R=U/i=ε/i  ---  0,5=ε/2  ---  ε=1V  ---  ε=BLV  ---  1=0,2.1.V  ---  V=5m/s

18- A corrente i na barra tem sentido de M para N e aplicando a regra da mão esquerda você descobre que a força magnética sobre a barra é para a esquerda e ela se move nessa direção e sentido com aceleração constante já que a força é constante  ---  R- E

19- Quando a velocidade da barra se tornar constante ela estará em equilíbrio dinâmico e a resultante sobre ela será nula  ---  decompondo a força peso da barra na direção do movimento  ---  P_p=Psen30^o=mgsen30^o==5.10.0,5  ---  P_p=25N  ---  essa força é equilibrada pela força magnética perpendicular ao plano da espira de intensidade  ---  F_m=BiLsen90^o=Bi1.1  ---  F_m=Bi  --- 

F_m=P_p  ---  Bi=25 (I)  ---  a fem induzida no circuito vale  ---  ε=BLV  ---  R=ε/i  ---  ε=Ri  ---  Ri=BLV  ---  2.i=B.1.2  ---  B=i (II)  ---  II em I  ---  B.B=25  ---  B²=25  ---  B=5T  --- R- E

20- O alumínio é um material Paramagnético, ou seja, fracamente atraído pelo ímã. Como está eqüidistante dos pólos do ímã a força resultante no anel no eixo N - S é nula. Porém, o fluxo de linhas de indução no interior do anel é variável e cria uma pequena corrente induzida e consequentemente uma força eletromotriz induzida. Então, passam a agir sobre o anel forças magnéticas que se opões ao movimento, diminuindo lentamente a oscilação  --- R- A

21- ΔΦ= Φ₂ - Φ₁=2,3.10^-3 – 0,3.10^-3  ---  ΔΦ=2,0.10^-3Wb  ---  ε= ׀ΔΦ׀Δt=2.10^-3/0,5  ---  ε=4.10^-3V  ---  R=ε/i  ---  1=4.10^-3/i  ---  

R- i=4mA

22- 

 Entre 0 e 4s  ---  ε=ΔΦ/Δt=(B_fS_f – B_oS_o)/Δt=(2.0,5 – 0.0,5)/4  ---  ε₁=0,25V  ---  Entre 4s e 6s  ---  ε=ΔΦ/Δt=(B_fS_f – B_oS_o)/Δt=(2.0,5 – 2.0,5)/4  ---  ε₂=0  ---  Entre 6s e 8s  ---  ε=ΔΦ/Δt=(B_fS_f – B_oS_o)/Δt=(-2.0,5 – 2.0,5)/4  ---  ε₃= -1,0V  ---  Entre 8s e 11s  ---  ε=ΔΦ/Δt=(B_fS_f – B_oS_o)/Δt=(0.0,5 – (-2.0,5)/3  ---  ε₄= 0,33V

23- Quando t=0  ---  Φ_o=0  ---  quando t=4s  ---  Φ=B.S=4.4.10^-2Wb  ---  ε=ΔΦ/Δt=(16.10^-2 – 0)/2  ---  ε=8.10^-2V  ---  esta é a fem criada por uma espira  ---  como são 100 espiras  ---  ε=100.8.10^-2  ---  ε=8V

24- Área do aro  ---  S=πR²=3.(0,4)²  ---  S=0,48m²  ---  fluxo inicial – Φ_o=0  ---  fluxo final – Φ=B.S.cos0^o=1,0.0,48.1  ---  Φ=0,48Wb  ---  ΔΦ=(Φ – Φ_o)=0,48Wb  ---  fem induzida  ---  ε=ΔΦ/Δt=0,48/0,4  ---  ε=1,2V

25- R=4/2cm=2.10^-2m  ---  S=πR²=3.4.10^-4 = 12.10^-4m²  --- ΔΦ=B.S=10³.12.10^-4=1,2Wb  ---  ε=ΔΦ/Δt=1,2/1  ---  ε=1,2Wb/s  ---  ε=1,2V  ---  este valor é de uma espira  ---  para 30.000 espiras  ---  ε=3.10⁴.1,2  ---  ε=36.000V

26- As asas do avião se comportam como se fossem um condutor retilíneo em movimento, atravessando o campo magnético da Terra e consequentemente induzindo uma força eletromotriz (diferença de potencial) entre os extremos de suas asas  ---  R- E           

27- As asas do avião se comportam como se fossem um condutor retilíneo em movimento, atravessando o campo magnético da Terra e consequentemente induzindo uma força eletromotriz entre os extremos de suas asas  ---  ε=BVL=5.10^-5.200.60  --- 

ε=60.000.10^-5  ---  ε=0,6V 

28- A corrente elétrica induzida é uma função senoidal do tempo e é alternada porque ela percorre a espira ou bobina invertendo seu sentido durante um ciclo, como indica o gráfico i X t.

Observe na seqüência do enunciado que, quando t=o o fluxo e consequentemente a corrente são máximos e que o ciclo se completa quando t=8s.

29- a) Potência do LED  ---  P=i.U  ---  24.10^-3=20.10^-3.U  ---  U=1,2V

b) ΔΦ=B.ΔS=1,1.0,4.0,6  ---  ΔΦ=0,264Wb

c) V=׀ε׀= ΔΦ/Δt  ---  1,2=0,264/Δt  ---  Δt=0,22s

30- a) B=μ_oi /2π r  ---  10^-5=4.π10^-7.i/2π.2,5.10^-2  ---  i=1,25A

b) ε= -ΔΦ/Δt  ---  ΔΦ= ΔB.A=(5.10^-6 – 0).0,6.10^-4/2.10^-3  ---  ε= -1,5.10^-7V  ---  em módulo  ---  ε=1,5.10^-7V

31- R- A  ---  veja teoria

32- R- C  ---  veja teoria

33- R- E  ---  veja teoria

34- Um transformador só funciona com corrente alternada  ---  R- C

35- “as tensões (voltagens) U₁ e U₂ são diretamente proporcionais ao número de espiras N₁e N₂”

R- E

36- R- E  ---  veja teoria

37- R- B  ---  veja teoria

38- 01. A potência do primário é sempre igual à do secundário (princípio da conservação da energia)  ---  Correta

02. Falsa  ---  a bateria fornece corrente contínua e, sem corrente alternada não haverá fem induzida.

04. Correta  ---  veja 01

08. As correntes são inversamente proporcionais às tensões  ---  Falsa

16. Este fenômeno é devido à indução eletromagnética  ---  Falsa

R- (01 + 04) = 05

39- Como o gerador (bateria) só produz corrente contínua, só haverá deflexão do ponteiro do galvanômetro quando houver variação de corrente o que ocorre quando a chave é ligada (aumento de corrente) ou desligada (diminuição de corrente)  ---  R- B

40- R- Soma (02 + 04) = 06  ---  veja teoria

41-

42- a) 8.800/220=N₁/N₂  ---  N₁/N₂=40

b) A potência é a mesma no primário e no secundário  ---  cálculo da potência no secundário 2  ---  P_s2=U_s2.i_s2  ---  P_s2=220.150  ---  P_s2=33.000W  ---  a potência total no primário é a soma das potências nos dois secundários  ---  P₁=P_s2 + P_s1  ---  81.000=33.000 + P_s1  ---  P_s2=48.000W  ---  P_s1­=U_s1.i_s1  ---  48.000=120.i_s1  ---  i_s1=400A

43- i₁=2 A  ---  U₁=80V  ---  i₂=40 A  ---  U₁/U₂=i₂/i₁  ---  80/U₂=40/2  ---  U₂=4,0V  ---  U₁/U₂=N₁/N₂  ---  80/4=N₁/N₂  ---  N₁/N₂=20  ---  R- D

44- 01) Falsa  ---  a intensidade da força eletromotriz induzida é diretamente proporcional ao módulo da variação do fluxo magnético

 em função do tempo, conforme a lei de Neumann-Faraday:.

02) Correta  ---  a lei de Lenz afirma que sempre que há variação do fluxo magnético, surge uma força magnética na tendência de anular o movimento que deu origem a essa variação do fluxo.
04) Correta  ---  dados: n = 50 espiras  ---  i = 2 A  ---  P = 5 W  ---  P = U i  ---  P = n.i.U  ---  5 = 50. 2.U  ---  U=0,05 V.
16) Correta  ---  com o circuito aberto, não há condução.
32) Falsa  ---  parte desse trabalho é dissipado na forma de calor na bobina e na lâmpada. 

R- (02 + 04 + 16) = 22

45- a) Dados  ---  U₁ = 110 V  ---  U₂ = 220 V  ---  N₁ = 250 espiras  ---  sendo N₂ o número de espiras

correspondente a 220 V  ---   equação do transformador  ---  U₁/N₁=U₂/N₂  ---  110/250=220/N₂  ---  N₂=500 espiras

b) P = 880 W  ---  P=U₂i₂  ---  880=220.i₂  ---  i₂=4 A  ---  P=U₁.i₁  ---  880=110.i₁  --- i₁=8 A

c) P_máx=2.200 W  ---  P_máx=U₂.i_2máx  ---  2.200=220.i_2máx  ---  i_2máx=10 A  ---  P_máx=U₁.i_1máx  ---  2.200=110.i_1máx  ---  i_1máx=20 A

46- Nas usinas hidrelétricas, só haverá corrente elétrica induzida se houver variação de fluxo

magnético o que só é possível girando a espira e, assim,  a corrente elétrica produzida é alternada e, é esse tipo de corrente que o transformador recebe  ---  essa corrente elétrica induzida é uma função senoidal do tempo e é alternada porque ela percorre a espira ou bobina invertendo seu sentido durante um ciclo, como indica o gráfico i X t.

R- B

47- I. Correta  ---  descoberta revolucionária no campo da Física, ocorrida em 1831.

II. Correta  ---  sempre que há variação do fluxo magnético, surge força eletromagnética no sentido de anular a variação desse fluxo  ---  surge também a força eletromotriz induzida (f.e.m)

III. Correta  ---  a força eletromotriz induzida provoca a aparição de uma corrente elétrica induzida. 

R- E

48- B=0,5W_b/m²=T  ---  ф=B.S.cosα  ---  ф_inicial=B.S.cos0^o =0,5.(0,1x0,1).1  ---  ф_inicial=0,005W_b  ---  ф_final=B.S.cos180^o= =0,5.(0,1x0,1).(-1)  ---  ф_finall= - 0,005W  ---  ∆ф=- 0,005 - ,005= - 0,01W_b  ---  em módulo  ---  ε=∆ф/∆t  ---  5=0,01/∆t  --- 

∆t=0,01/5=1x10^-2/5=0,2.10^-2  ---  ∆t=2,0.10^-3s  ---  R- C

49- 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  ---  P₁= P₂  ---  V₁. i₁ = V₂. i₂  --- se V₁ > V₂  ---  i₁ < i₂  ---  relação entre as tensões (V) e os números de espiras (N)  ---  V₁/N₁=V₂/N₂  ---  se V₁ > V₂  ---  N₁ > N₂  ---  R- C

50- Existem três maneiras de aumentar a intensidade do campo magnético em uma bobina, também conhecida por solenóide  ---  aumentando o número de espiras  ---   aumentando a intensidade de corrente elétrica e  --- inserindo um material ferromagnético no interior das espiras  ---  a intensidade da corrente induzida depende da variação do fluxo magnético gerado pela corrente na bobina  ---   quanto mais intensa for a corrente na bobina, maior será a intensidade da corrente induzida no cérebro. 

R- C

51- T=5.10^-2 s  ---  velocidade angular w  ---  w=2πf=2.π.20  ---  w=40π rad/s  ---  substituindo esses

valores na função dada  --- ф = B.S.coswt = 2.10^-5.10^-3.cos 40πt  ---  ф = 2.10^-8.cos 40πt  ---  quando t = 0, o fluxo é máximo e vale  --- ф_máximo=2.10^-8.cos0^o  --- ф_máximo=2.10^-8Wb  ---  quando t=T/2, a espira efetuou meia volta e o fluxo através dela é mínimo e de valor  ---  ф_mínimo= 2.10^-2.cos 40π.5.10^-2/2 = 2.10^-2.cosπ=2.10^-8.(-1) ---  ф_mínimo = - 2.10^-8 Wb  ---  observe ao lado o gráfico pedido:

52- Dados  ---  N = 10 espiras  ---  D = 10 cm = 10^-1 m  ---  B = 10^-2 T  ---  f = 2 Hz  ---  expressão do fluxo magnético  ---  ф=N.B.S.cosα  ---  N -  número de espiras  ---  S - área de fluxo através da espira  --- B - intensidade do vetor indução magnética  ---  α - ângulo formado entre as linhas de indução magnética () e a normal () ao plano da espira  ---  observe que, para a situação inicial,  e

  são paralelos, ou seja, α=0^o  ---  ф_inicialL= N.B.S.cosα=N.B.πR².cos0^o  ---  ф_inicial=10.(10^-2).π.(D²/4).1=10^-1.(π.10^-2)/4  --- 

Ф_inicial=2,5.π.10^-4 Wb  --- observe que, para a situação final, depois de um giro de 90^o,  e  são perpendiculares, ou seja, α=90^o  ---   ф_final=N.B.S.cos90^o  ---  ф_final=0  ---  o tempo decorrido entre as situações final e inicial é de 1/4de rotação ou de 1/4 do período T  ---  ∆t=T/4  ---  T=1/f=1/2  ---  ∆t=(1/2)/4  ---  ∆t=1/8 s  ---  lei de Faraday-Neumann  ---  ε= - ∆ф/∆  ---  ε =  - (0 -2,5π.10^-4)/(1/8)  ---  ε≈ 6,3.10^-3 V

53- 01. Falsa  ---  depende também da intensidade da corrente elétrica que percorre a espira e dos raios das espiras.

02. Falsa  ---  quando a corrente i circula pelos fios da bobina, produz nela um campo magnético variável invertendo periodicamente sua polaridade  ---  mas, estando a bobina imersa no campo magnético uniforme de um imã, ela passa a vibrar, fazendo vibrar também o cone  ---  observe que não ocorre indução eletromagnética.

04. Falsa  ---  a vibração do cone produz no ar ondas longitudinais onde a direção de propagação coincide com a direção de vibração das partículas do ar.

08. Correta  ---  a altura do som está relacionada com a frequência (som agudo, frequência mais alta, som grave, frequência mais baixa).

16- Correta  ---  quanto maior a intensidade da corrente elétrica na bobina, mais intenso será o campo magnético por ela gerado e, consequentemente, maiores serão as forças de atração e de repulsão trocadas entre o imã e a bobina  ---  isso aumenta a amplitude do movimento vibratório, aumentando também sua intensidade.

32- Correta  ---  veja justificativa anterior

R- (08 + 16 + 32)= 56

54-

Observe atentamente as expressões abaixo:

01- Falsa  ---  a força eletromotriz induzida ε é nula, pois B é constante e o fluxo magnético Φ não sofre variação.

02. Falsa  ---  área da espira  ---  S=π.r²=π.(0,4/√π)²  ---  S=0,16m²  ---  t=0  ---  Φ=0  ---  t=1s  ---  Φ=1.0,16=0,16T  ---

∆Φ=0,16 – 0=0,16Wb  ---  ε=-∆Φ/∆t=0,16/1= - 0,16V.

04. Falsa  --- ε vale + 0,16V (veja 02)

08. Correta  ---  entre t=5s e t=6s, ε=0,16V (veja 04)  ---  R= ε/i  ---  8=0,16/i  ---  i=0,02 A.

16. Correta  ---  Φ=B.S e, como S é constante a variação de B é proporcional à variação de Φ.

32. Falsa  ---  a força eletromotriz é calculada com base na lei de Lenz.

Corretas: 08 e 16  ---  Soma=24.

55- A intensidade da força magnética () sobre o fio vale  ---   F_m=B.i.L.sen90^o =B.i.L.1=B.i.L=B.i  ---  a parcela da f força peso responsável pela descida do fio no plano inclinado de 30^o vale  ---  P_p=m.g.sen30^o=5.10.1/2=25N  ---  quando o fio se move com velocidade constante ele está em equilíbrio dinâmico e a força resultante sobre ele é nula () e, para que isso ocorra F_m=P_p  ---  B.i=25  ---  i=25/B (I)  ---  a força eletromotriz induzida ε é fornecida por ε=B.L.v  ---  R=U/i=ε/i  ---  ε=R.i  ---  ε=2.i  ---  2.i=B.L.v  ---  2i=B.1.2  ---  i=B  ---  substituindo em (I)  ---  B=25/B  ---  B²=25  ---  B=5 T  ---  R- C.

56- A tensão Vrs entre  r e s da barra corresponde à força eletromotriz induzida fornecida pela lei de Lenz  ---  ε=Vrs=|∆Φ|/∆t  ---  por essa expressão, quanto maior for a velocidade da barra rs, maior será a variação da área da espira, maior será a variação do fluxo magnético ∆Φ e consequentemente maior será a tensão Vrs induzida  ---  a velocidade de rs e a tensão Vrs são maiores  em (3) onde a velocidade é máxima e nulas em (1) e (4) onde a velocidade é nula  ---  R- C.

57-(AFA)

 A lei de Faraday-Neuman afirma que a força eletromotriz ε (tensão, ddp) induzida, num mesmo intervalo de tempo ∆t, é tanto maior quanto maior for a variação (∆Φ) do fluxo magnético de  ---  ε=∆Φ/∆t  ---  a lei de Ohm fornece a intensidade de corrente elétrica que surge na espira de resistência R com a variação do fluxo do vetor campo magnético campo magnético  ---  R=U/i= ε/i  --- ε=R.i  ---  =∆Q/∆t  ---  ∆Q=n.e  ---  n – número de elétrons  ---  e – módulo da carga de um elétron  ---  i=n.e/∆t  ---  ε=R.i=R. n.e/∆t  --- ∆Φ/∆t = R. n.e/∆t   ---  n= ∆Φ/R.e  ---  observe que o número de elétrons n independe de qualquer intervalo de tempo de oscilação do imã, inclusive se seu período T  ---  R-  D