Questão 44 da UFPR 2006

Question

O fenômeno da indução eletromagnética permite explicar o funcionamento de diversos aparelhos, entre eles o transformador, o qual é um equipamento elétrico que surgiu no início do século 19, como resultado da união entre o trabalho de cientistas e engenheiros, sendo hoje um componente essencial na tecnologia elétrica e eletrônica. Utilizado quando se tem a necessidade de aumentar ou diminuir a tensão elétrica, o transformador é constituído por um núcleo de ferro e duas bobinas, conforme ilustra a figura abaixo. Uma das bobinas (chamada de primário) tem N_1 espiras e sobre ela é aplicada a tensão U_1, enquanto que a outra (chamada de secundário) tem N_2 espiras e fornece a tensão U_2.

Esquema de um transformador constituído por um núcleo de ferro retangular oco, com uma bobina primária à esquerda conectada à tensão U1 com N1 espiras, e uma bobina secundária à direita conectada à tensão U2 com N2 espiras.

Sobre o transformador, é correto afirmar:

A
É utilizado para modificar a tensão tanto em sistemas de corrente contínua quanto nos de corrente alternada.
B
Só aparece a tensão U_2 quando o fluxo do campo magnético produzido pelo primário for constante.
C
Num transformador ideal, a potência fornecida ao primário é diferente da potência fornecida pelo secundário.
D
Quando o número de espiras N_1 é menor que N_2, a tensão U_2 será maior que a tensão aplicada U_1.
E
Quando o número de espiras N_1 é menor que N_2, a corrente no secundário é maior que a corrente no primário.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 44 da UFPR 2006

1ª fase · Física: Indução eletromagnética e transformadores

O fenômeno da indução eletromagnética permite explicar o funcionamento de diversos aparelhos, entre eles o transformador, o qual é um equipamento elétrico que surgiu no início do século 19, como resultado da união entre o trabalho de cientistas e engenheiros, sendo hoje um componente essencial na tecnologia elétrica e eletrônica. Utilizado quando se tem a necessidade de aumentar ou diminuir a tensão elétrica, o transformador é constituído por um núcleo de ferro e duas bobinas, conforme ilustra a figura abaixo. Uma das bobinas (chamada de primário) tem N_1 espiras e sobre ela é aplicada a tensão U_1, enquanto que a outra (chamada de secundário) tem N_2 espiras e fornece a tensão U_2.

Esquema de um transformador constituído por um núcleo de ferro retangular oco, com uma bobina primária à esquerda conectada à tensão U1 com N1 espiras, e uma bobina secundária à direita conectada à tensão U2 com N2 espiras.

Sobre o transformador, é correto afirmar:

A
É utilizado para modificar a tensão tanto em sistemas de corrente contínua quanto nos de corrente alternada.
B
Só aparece a tensão U_2 quando o fluxo do campo magnético produzido pelo primário for constante.
C
Num transformador ideal, a potência fornecida ao primário é diferente da potência fornecida pelo secundário.
D
Quando o número de espiras N_1 é menor que N_2, a tensão U_2 será maior que a tensão aplicada U_1.
E
Quando o número de espiras N_1 é menor que N_2, a corrente no secundário é maior que a corrente no primário.

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Resolução comentada

O transformador funciona pela lei de Faraday: uma tensão só é induzida no secundário quando o fluxo magnético que atravessa suas espiras varia no tempo. Por isso ele precisa de corrente alternada no primário, que produz um fluxo variável no núcleo de ferro.

Num transformador ideal, não há perdas, e a relação entre tensões e espiras é:

\frac{U_2}{U_1}=\frac{N_2}{N_1}

A potência se conserva: U_1 i_1 = U_2 i_2.

Analisando as alternativas:

(A) Falsa. Em corrente contínua o fluxo é constante e não há tensão induzida.
(B) Falsa. Com fluxo constante, \varepsilon = -\Delta\Phi/\Delta t = 0, então não aparece U_2.
(C) Falsa. No transformador ideal as potências do primário e do secundário são iguais.
(D) Verdadeira. Se N_1 < N_2, então N_2/N_1 > 1, logo U_2 > U_1.
(E) Falsa. Como U_1 i_1 = U_2 i_2, se U_2 > U_1 então i_2 < i_1: a corrente no secundário é menor.

Alternativa D.

Por que as outras alternativas estão erradas

AEm corrente contínua o fluxo não varia, então não há tensão induzida; só funciona em corrente alternada.
BInverte a lei de Faraday: é preciso fluxo variável, e com fluxo constante não há U_2.
CNo transformador ideal não há perdas, então as potências do primário e do secundário são iguais.
ECom N_2 > N_1 a tensão aumenta e, pela conservação da potência, a corrente no secundário diminui.

Assunto: Indução eletromagnética e transformadores.

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Questão 44 no caderno 1ª fase da UFPR 2006

Fonte: UFPR 2006 · 1ª fase. Prova oficial ↗