Questão 72 do ENEM 2014

Question

O funcionamento dos geradores de usinas elétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday no século XIX. Pode-se observar esse fenômeno ao se movimentar um ímã e uma espira em sentidos opostos com módulo da velocidade igual a v, induzindo uma corrente elétrica de intensidade i, como ilustrado na figura.

Ímã com polos S e N à esquerda de uma espira enrolada em um cilindro, ligada a um amperímetro A. O ímã se move para a esquerda com velocidade v e a espira para a direita com velocidade v. Linhas de campo magnético saem do polo N em direção à espira; à direita, o campo B aponta para a direita. A corrente i no fio inferior aponta para a direita.

A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a

A
esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida.
B
direita e o ímã para a esquerda com polaridade invertida.
C
esquerda e o ímã para a esquerda com mesma polaridade.
D
direita e manter o ímã em repouso com polaridade invertida.
E
esquerda e manter o ímã em repouso com mesma polaridade.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 72 do ENEM 2014

1º dia · Ciências da Natureza · H21 · Física: Indução eletromagnética e transformadores

O funcionamento dos geradores de usinas elétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday no século XIX. Pode-se observar esse fenômeno ao se movimentar um ímã e uma espira em sentidos opostos com módulo da velocidade igual a v, induzindo uma corrente elétrica de intensidade i, como ilustrado na figura.

Ímã com polos S e N à esquerda de uma espira enrolada em um cilindro, ligada a um amperímetro A. O ímã se move para a esquerda com velocidade v e a espira para a direita com velocidade v. Linhas de campo magnético saem do polo N em direção à espira; à direita, o campo B aponta para a direita. A corrente i no fio inferior aponta para a direita.

A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a

A
esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida.
B
direita e o ímã para a esquerda com polaridade invertida.
C
esquerda e o ímã para a esquerda com mesma polaridade.
D
direita e manter o ímã em repouso com polaridade invertida.
E
esquerda e manter o ímã em repouso com mesma polaridade.

Escolha uma alternativa para conferir o gabarito.

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Resolução comentada

Pela lei de Lenz, o sentido da corrente induzida depende de dois fatores: se o fluxo magnético pela espira está aumentando ou diminuindo, e qual é a polaridade do ímã voltada para a espira.

Na figura, o polo N está voltado para a espira, e ímã e espira se afastam um do outro. O fluxo, com \vec{B} para a direita, diminui. A corrente induzida é a que produz um campo no mesmo sentido do original, para tentar compensar a queda.

Para manter o mesmo sentido de corrente, é preciso repetir a mesma combinação: fluxo diminuindo com N voltado para a espira, ou fluxo aumentando com polaridade invertida (S voltado para a espira, campo para a esquerda). O aumento com campo invertido gera induzido de mesmo sentido, pois os dois efeitos se invertem juntos.

O que importa é o movimento relativo, ou seja, se ímã e espira se aproximam ou se afastam.

(A) Espira para a esquerda e ímã para a direita: eles se aproximam, e a polaridade invertida também muda o campo. Os dois fatores se invertem e a corrente fica com o mesmo sentido.
(B) Espira para a direita e ímã para a esquerda: é o mesmo afastamento da figura, mas com polaridade invertida. Só um fator muda, então a corrente inverte.
(C) Ambos para a esquerda com mesma polaridade: se o ímã e a espira andam juntos com a mesma velocidade, não há variação de fluxo, e a corrente é nula. Com velocidades diferentes seria outra situação, mas o enunciado não diz isso.
(D) Espira para a direita, ímã parado, polaridade invertida: é afastamento com polaridade invertida, e a corrente inverte.
(E) Espira para a esquerda, ímã parado, mesma polaridade: é aproximação com mesma polaridade, e a corrente inverte.

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

BMantém o afastamento da figura, mas inverte a polaridade; só um fator muda e a corrente sai no sentido contrário.
CÍmã e espira se movem juntos para o mesmo lado, sem movimento relativo, então não há variação de fluxo nem corrente.
DHá afastamento com polaridade invertida, o que inverte o sentido da corrente.
EHá aproximação com a mesma polaridade, o que inverte o sentido da corrente.

Assunto: Indução eletromagnética e transformadores.

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