Questão 98 · Física: Magnetismo e eletromagnetismo
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)
- 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.
- B) fluxo magnético através das bobinas, por meio de um aumento em sua área interna exposta ao campo magnético aplicado.
- C) intensidade do campo magnético no qual as bobinas estão imersas, por meio de aplicação de campos magnéticos mais intensos.
- D) rapidez com que o fluxo magnético varia através das bobinas, por meio de um aumento em sua velocidade angular.
- E) resistência interna do condutor que constitui as bobinas, por meio de um aumento na espessura dos terminais.
Marque a alternativa correta:
Gabarito: D
Gabarito definitivo divulgado pela banca INEP (ENEM 2020).
Comentário
Gabarito: D.
Pela lei de Faraday, a diferença de potencial induzida nas bobinas é proporcional à rapidez com que o fluxo magnético varia através delas: ε = −ΔΦ/Δt. Se o gerador gira mais rápido (maior velocidade angular), o fluxo varia com mais rapidez e a tensão nos terminais aumenta. O texto diz que o movimento relativo entre ímã e bobinas produz um fluxo variável, e a tensão depende da rapidez dessa variação.
Por isso, a alternativa D é a correta.
Por que as outras estão erradas:
- A) diminuir a velocidade do eixo reduz a rapidez da variação do fluxo, e a tensão cairia.
- B) o que gera tensão é a variação do fluxo no tempo, e não o valor do fluxo em si; além disso, a área das bobinas é fixa no gerador em funcionamento.
- C) o campo magnético é produzido pelo ímã do gerador e não é algo que se altere durante a operação; um aumento inesperado da tensão decorre da mudança na rapidez com que o fluxo varia, associada à rotação das pás.
- E) aumentar a espessura dos terminais não altera a diferença de potencial induzida; a resistência interna influencia a corrente e a tensão útil, mas não é a origem do aumento da tensão gerada.
Dica Enem: em questões de indução eletromagnética, lembre que a tensão induzida depende da rapidez de variação do fluxo no tempo; relacione isso com a velocidade de rotação do gerador.
Fundamentos: Lei de Faraday e indução eletromagnética · Fluxo magnético variável · Gerador elétrico e velocidade de rotação
Comentário gerado pela Cravei IA a partir do enunciado e do gabarito definitivo divulgado pela banca, e conferido por uma verificação automática. A IA pode errar: o gabarito oficial sempre prevalece.
Fonte: prova INEP ENEM 2020 (Enem — 2º dia (Ciências da Natureza e suas Tecnologias e Matemática e suas Tecnologias)), questão 98, com o gabarito definitivo da banca. Comentário: Equipe Cravei · como fazemos e revisamos.