Questão 48 (2º semestre) da UFG 2013

Question

Uma nova tecnologia vem sendo desenvolvida para cozinhar alimentos com maior eficiência no aproveitamento da energia fornecida. Estima-se que esse novo fogão aproveite 90% da energia, em comparação com 55% do fogão a gás e 65% do fogão elétrico. Entretanto, para o seu funcionamento, deve-se usar apenas panelas de metais ferromagnéticos, tais como ferro fundido ou aço. Essas panelas são aquecidas por meio de correntes induzidas quando colocadas sobre uma plataforma de vitrocerâmica. De acordo com o exposto, conclui-se que o princípio físico que fundamenta o funcionamento deste novo fogão é

A
o efeito fotoelétrico da interação da radiação com a matéria.
B
a lei de Stefan-Boltmann da emissão de radiação de um corpo negro.
C
a lei de Ohm.
D
a lei de Faraday.
E
a lei de Ampère.

Answer 1

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Questão 48 (2º semestre) da UFG 2013

2º semestre · Física: Indução eletromagnética e transformadores

Uma nova tecnologia vem sendo desenvolvida para cozinhar alimentos com maior eficiência no aproveitamento da energia fornecida. Estima-se que esse novo fogão aproveite 90% da energia, em comparação com 55% do fogão a gás e 65% do fogão elétrico. Entretanto, para o seu funcionamento, deve-se usar apenas panelas de metais ferromagnéticos, tais como ferro fundido ou aço. Essas panelas são aquecidas por meio de correntes induzidas quando colocadas sobre uma plataforma de vitrocerâmica. De acordo com o exposto, conclui-se que o princípio físico que fundamenta o funcionamento deste novo fogão é

A
o efeito fotoelétrico da interação da radiação com a matéria.
B
a lei de Stefan-Boltmann da emissão de radiação de um corpo negro.
C
a lei de Ohm.
D
a lei de Faraday.
E
a lei de Ampère.

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Resolução comentada

O texto descreve um fogão de indução. Sob a plataforma de vitrocerâmica há uma bobina percorrida por corrente alternada, que gera um campo magnético variável no tempo.

Esse campo atravessa o fundo da panela metálica, e o fluxo magnético através dele varia. Pela lei de Faraday, a variação do fluxo induz uma força eletromotriz no metal:

\varepsilon = -\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}

Como a panela é condutora, a fem induzida produz correntes circulares, chamadas correntes de Foucault (ou parasitas). Essas correntes aquecem a panela por efeito Joule. Por isso o calor surge na própria panela, o que explica o alto aproveitamento de energia (90%). O uso de metal ferromagnético, como ferro ou aço, intensifica o efeito, pois concentra o campo magnético.

O texto cita expressamente "correntes induzidas", e o princípio que explica a indução é a lei de Faraday (com a lei de Lenz dando o sentido da corrente).

Conferindo as demais: o efeito fotoelétrico trata da emissão de elétrons pela luz, e Stefan-Boltzmann trata da radiação térmica emitida por corpos. A lei de Ohm relaciona tensão e corrente em um resistor, mas não explica a origem da corrente. A lei de Ampère relaciona corrente a campo magnético, não campo variável a corrente induzida.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

AO efeito fotoelétrico é a ejeção de elétrons por radiação, não há luz sendo usada para aquecer a panela.
BStefan-Boltzmann trata da potência irradiada por um corpo aquecido, não da geração de corrente na panela.
CA lei de Ohm relaciona tensão, corrente e resistência, mas não explica por que surgem correntes induzidas.
EA lei de Ampère relaciona corrente elétrica ao campo magnético que ela produz, não a indução por fluxo variável.

Assunto: Indução eletromagnética e transformadores.

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Questão 48 no caderno 1ª etapa da UFG 2013

Fonte: UFG 2013 · 2º semestre · 1ª etapa. Prova oficial ↗