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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 11 (Física) do ITA 2013

Física · Física: Indução eletromagnética e transformadores

Texto-base das questões 01 a 20 · Física

do próton = 1{,}7 \times 10^{-27}\text{ kg}, aceleração da gravidade g = 10\text{ m/s}^2 , 1\text{ atm} = 76\text{ cm Hg}, velocidade da luz no vácuo c = 3 \times 10^8\text{ m/s}.

O circuito mostrado na figura é constituído por um gerador com f.e.m. \varepsilon e um resistor de resistência R. Considere as seguintes afirmações, sendo a chave S fechada:

Circuito simples contendo uma chave S, um gerador de f.e.m. ε e um resistor R ligados em série.

I - Logo após a chave S ser fechada haverá uma f.e.m. autoinduzida no circuito.

II - Após um tempo suficientemente grande cessará o fenômeno de autoindução no circuito.

III - A autoindução no circuito ocorrerá sempre que houver variação da corrente elétrica no tempo.

Assinale a alternativa verdadeira.

  1. A
    ( ) Apenas a I é correta.
  2. B
    ( ) Apenas a II é correta.
  3. C
    ( ) Apenas a III é correta.
  4. D
    ( ) Apenas a II e a III são corretas.
  5. E
    ( ) Todas são corretas.
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Resolução comentada

A autoindução é a f.e.m. que surge em um circuito sempre que a corrente que passa por ele varia no tempo. Ela ocorre porque a corrente gera um fluxo magnético próprio, e a variação desse fluxo induz uma f.e.m. (lei de Faraday), que se opõe à variação (lei de Lenz): \varepsilon_{auto} = -L\,\dfrac{\Delta i}{\Delta t}.

Ao analisar cada afirmação:

  1. I: ao fechar a chave, a corrente sai de zero e passa a crescer até \varepsilon/R. Como \Delta i/\Delta t \neq 0, há f.e.m. autoinduzida. Todo circuito tem alguma indutância L, mesmo sem bobina, pois a espira formada pelos fios já cria fluxo próprio. Afirmação correta.

  2. II: depois de um tempo longo, a corrente se estabiliza em \varepsilon/R, ou seja, \Delta i/\Delta t = 0. Então \varepsilon_{auto}=0 e o fenômeno cessa. Afirmação correta.

  3. III: a autoindução depende apenas da variação da corrente no tempo, e vale sempre que houver essa variação. Afirmação correta.

As três afirmações estão corretas.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa A (ou D) engana quem acha que um circuito sem bobina, só com resistor, não tem autoindução; na verdade todo circuito tem alguma indutância.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AIgnora que II e III também estão corretas: a autoindução cessa com corrente constante e ocorre sempre que a corrente varia.
  • BConsidera só a II, mas I e III também são verdadeiras.
  • CConsidera só a III, mas I e II também são verdadeiras.
  • DExclui a I, supondo que sem bobina não há autoindução, mas todo circuito tem indutância e a corrente cresce ao fechar a chave.

Assunto: Indução eletromagnética e transformadores.

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Fonte: ITA 2013 · Física. Prova oficial ↗