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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 11 (Física) do ITA 2014

Física · Física: Indução eletromagnética e transformadores

Texto-base das questões 01 a 20 · Física

tacional universal. c: velocidade da luz no vácuo. \hbar: constante de Planck reduzida.

Considere um ímã cilíndrico vertical com o polo norte para cima, tendo um anel condutor posicionado acima do mesmo. Um agente externo imprime um movimento ao anel que, partindo do repouso, desce verticalmente em torno do ímã e atinge uma posição simétrica à original, iniciando, logo em seguida, um movimento ascendente e retornando à posição inicial em repouso. Considerando o eixo de simetria do anel sempre coincidente com o do ímã e sendo positiva a corrente no sentido anti-horário (visto por um observador de cima), o gráfico que melhor representa o comportamento da corrente induzida i no anel é

Cinco gráficos da corrente induzida i em função do tempo t para as alternativas de A a E. O eixo vertical indica a corrente i variando de -I a +I com o zero tracejado, e o eixo horizontal indica o tempo t.

As alternativas estão no enunciado, acima.

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
  5. E
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Resolução comentada

Use a lei de Lenz: a corrente induzida tem sentido tal que o campo que ela cria se opõe à variação do fluxo.

  1. O fluxo do ímã através do anel aponta para cima. Ele cresce quando o anel desce e se aproxima do polo norte. É máximo quando o anel envolve o meio do ímã. Depois diminui quando o anel continua descendo, até ficar pequeno na posição simétrica, embaixo.

  2. Na descida, primeiro o fluxo para cima aumenta. O anel então cria campo para baixo, o que exige corrente horária, ou seja, i<0. Passado o meio do ímã, o fluxo diminui. O anel então cria campo para cima, com corrente anti-horária, i>0.

  3. Na subida o fluxo percorre os mesmos valores em ordem inversa: aumenta até o meio do ímã e depois diminui. Portanto o sinal da corrente se repete: i<0 e depois i>0.

  4. Sequência completa: negativo, positivo, negativo, positivo. Os picos são agudos porque a variação do fluxo é maior quando o anel passa perto das extremidades do ímã. A corrente é nula nos repousos, no início, no ponto mais baixo e no fim. Ela também é nula quando o anel está no meio do ímã, onde o fluxo é máximo.

  5. Os gráficos A e B têm só dois lobos, e D e E começam com corrente positiva. Só o gráfico C começa negativo e segue a sequência -,+,-,+, com corrente quase nula no meio, quando o anel está embaixo, em repouso.

Alternativa C.

Pegadinha: Os gráficos D e E têm a forma certa, mas sinais trocados: quem erra o sentido da corrente pela lei de Lenz, na aproximação do polo norte, cai neles.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AMostra só dois lobos (positivo e negativo), ignorando que o fluxo sobe e desce na ida e de novo na volta.
  • BTambém tem só dois lobos, e com ordem de sinais invertida.
  • DComeça com corrente positiva, mas ao se aproximar do polo norte o fluxo para cima aumenta e a corrente deve ser horária (negativa).
  • EComeça positiva, com sinais invertidos, e o trecho central tem corrente de um só sinal, tocando o zero sem cruzá-lo.

Assunto: Indução eletromagnética e transformadores.

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Fonte: ITA 2014 · Física. Prova oficial ↗