Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando: - um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A; - dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e - um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f. Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i. Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o valor da corrente de curto i, o estudante deve dobrar o(a)

intensidade do campo magnético.

Questão 133 do Enem 2017: o que dobrar no gerador para dobrar a tensão e não a corrente

Enem 2017 · 2º dia · caderno azul · Física · Eletromagnetismo

Nos outros cadernos: amarelo 127 · cinza 99 · rosa 93

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A número de espiras.

Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando:

um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A;
dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e
um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f.

Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i.

Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o valor da corrente de curto i, o estudante deve dobrar o(a)

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

O que mudar no gerador para a tensão dobrar sem mudar a corrente de curto-circuito.

Tensão do gerador

Pela lei de Faraday, a tensão máxima de uma bobina girando num campo é:

V = N \cdot B \cdot A \cdot \omega \qquad (\omega = 2\pi f)

Dobrar N, B, A ou f dobra a tensão.

Corrente de curto

Em curto-circuito, a corrente só é limitada pela resistência do próprio fio:

i = \frac{V}{R}, \qquad R = \rho\,\frac{L}{S}

Para a corrente ficar igual, a resistência precisa dobrar junto com a tensão.

Qual opção faz as duas coisas

Com o dobro de espiras, o fio fica com o dobro do comprimento e a resistência dobra. Tensão e resistência dobram juntas, e a corrente de curto não muda. Nenhuma outra opção altera as duas na mesma proporção.

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

B
Dobrar a frequência dobra a tensão, mas a resistência do fio não muda: a corrente de curto também dobra. (29,4% marcaram)
C
Foi a mais marcada. O campo mais forte dobra a tensão, mas a resistência continua igual, e a corrente dobra. (33,6% marcaram)
D
Dobrar a área dobra o fluxo, mas cada espira fica com perímetro √2 vezes maior: a resistência não acompanha a tensão, e a corrente muda. (8,6% marcaram)
E
O diâmetro do fio muda a resistência, mas não a tensão induzida. (13% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 4.435.081 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 645 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 26ª mais difícil de 45 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.

Acertaram15,1%dos candidatos marcaram a A

Habilidade 21 · Competência 6Utilizar leis físicas e (ou) químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e(ou) do eletromagnetismo.

Como os candidatos responderam

A15,1% ✓ gabarito
B29,4%
C33,6% mais marcada
D8,6%
E13%

Em branco: 0,1% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 5009,9%
500 a 60017,1%
600 a 70027,9%
700 ou mais47,8%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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