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Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 98 — 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…

ENEM 2020 Questão 98

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)

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Resolução

Resposta correta: Letra D — Rapidez com que o fluxo magnético varia através das bobinas, por meio de um aumento em sua velocidade angular.

A questão aborda o funcionamento de geradores elétricos baseados na indução eletromagnética, um conceito fundamental da Física. O fenômeno descrito é regido pela Lei de Faraday da indução eletromagnética, que afirma que a força eletromotriz (fem) induzida em uma bobina é proporcional à rapidez com que o fluxo magnético através dela varia no tempo. O fluxo magnético depende da intensidade do campo magnético, da área da bobina e do ângulo entre o campo e a área. O aumento inesperado da diferença de potencial (ddp) indica que houve um aumento na taxa de variação do fluxo magnético. Assim, a alternativa correta é aquela que relaciona o aumento da ddp ao aumento da rapidez com que o fluxo magnético varia, o que ocorre, por exemplo, quando se aumenta a velocidade angular do gerador.

Comentários por alternativa

  1. A Intervalo 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.
    Errada. A alternativa A sugere que aumentar o intervalo de tempo (diminuir a velocidade) aumentaria a ddp, mas pela Lei de Faraday, a fem induzida é tanto maior quanto mais rápido ocorre a variação do fluxo magnético, ou seja, quanto menor o intervalo de tempo.
  2. B Fluxo magnético através das bobinas, por meio de um aumento em sua área interna exposta ao campo magnético aplicado.
    Errada. Embora aumentar a área da bobina aumente o fluxo magnético total, a ddp induzida depende da variação do fluxo no tempo. Se a área não está variando, apenas seu valor, não há aumento da taxa de variação do fluxo, apenas do fluxo total.
  3. C Intensidade do campo magnético no qual as bobinas estão imersas, por meio de aplicação de campos magnéticos mais intensos.
    Errada. Aumentar a intensidade do campo magnético aumenta o fluxo magnético, mas para aumentar a ddp é necessário aumentar a taxa de variação do fluxo, não apenas seu valor absoluto.
  4. D Rapidez com que o fluxo magnético varia através das bobinas, por meio de um aumento em sua velocidade angular.
    Correta. A alternativa D está certa porque, segundo a Lei de Faraday, a ddp induzida é proporcional à rapidez com que o fluxo magnético varia. Aumentar a velocidade angular das pás do gerador faz com que o fluxo varie mais rapidamente, aumentando assim a ddp nos terminais das bobinas.
  5. E Resistência interna do condutor que constitui as bobinas, por meio de um aumento na espessura dos terminais.
    Errada. A resistência interna do condutor afeta a corrente elétrica, não a ddp induzida. Aumentar a espessura dos terminais pode até diminuir a resistência, mas não influencia diretamente a diferença de potencial gerada pela indução.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

1 / 7
1. O que afirma a Lei de Faraday da indução eletromagnética?
A Lei de Faraday diz que a força eletromotriz induzida em um circuito é igual à taxa de variação do fluxo magnético através dele.
2. Como se calcula o fluxo magnético em uma bobina?
O fluxo magnético é dado por \( \Phi = B \cdot A \cdot \cos\theta \), onde B é o campo magnético, A a área e \(\theta\) o ângulo entre eles.
3. O que acontece com a ddp induzida se a velocidade angular do gerador aumenta?
A ddp induzida aumenta, pois a variação do fluxo magnético por unidade de tempo é maior.
4. Qual a relação entre área da bobina e ddp induzida?
Aumentar a área aumenta o fluxo magnético, mas a ddp só aumenta se houver variação desse fluxo no tempo.
5. A resistência do fio influencia a ddp induzida?
Não, a resistência do fio influencia a corrente elétrica, mas não a ddp induzida pela variação do fluxo magnético.
6. Como o campo magnético afeta a indução eletromagnética?
Um campo magnético mais intenso aumenta o fluxo magnético, mas a ddp depende da variação desse fluxo no tempo.
7. Por que a indução eletromagnética é importante em usinas elétricas?
Ela permite converter energia mecânica em energia elétrica, baseando-se na variação do fluxo magnético em bobinas.

Treino guiado

Detonando o Tema

O DIMVS vai preparar 3 perguntas sobre o mesmo tema desta questão: uma fácil, uma média e uma difícil.

1. Comece pelo fácil 2. Suba para o médio 3. Feche no difícil

Ao responder, você vê a resolução, comentários das alternativas e flashcards. No fim, o resultado mostra seu domínio do tema.