Exercícios
Avalie seus conhecimentos sobre indução eletromagnética com questões sobre fluxo magnético, força eletromotriz induzida e o sentido das correntes previsto pela lei de Lenz. Explore aplicações em espiras, ímãs, hastes condutoras em movimento e geradores elétricos, além de cálculos envolvendo a lei de Faraday. O questionário também aborda transformadores ideais, correntes de Foucault, autoindução, constante de tempo em circuitos RL e energia armazenada em indutores. Resolva os problemas, interprete situações com campos magnéticos uniformes e verifique sua compreensão dos princípios que relacionam eletricidade e magnetismo.
Responda às questões abaixo e confira a explicação de cada resposta.
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Para campo uniforme e superfície plana, o fluxo é Φ = B·A·cos θ, em que θ é o ângulo entre o campo magnético e o vetor perpendicular à superfície.
A lei de Faraday estabelece que o módulo da força eletromotriz induzida é proporcional à rapidez com que o fluxo magnético varia no tempo.
A corrente induzida cria um campo que se opõe à variação do fluxo magnético, conforme indicado pelo sinal negativo na lei de Faraday-Lenz.
O fluxo produzido pelo ímã está aumentando. Pela lei de Lenz, a espira cria um campo contrário a esse aumento, fazendo sua face próxima comportar-se como polo norte.
O fluxo para dentro da página aumenta. A corrente induzida deve criar campo para fora da página, o que corresponde ao sentido anti-horário pela regra da mão direita.
Para movimento perpendicular, ε = Bℓv. Assim, ε = 0,80 × 0,50 × 4,0 = 1,6 V.
Com o plano paralelo ao campo, o fluxo passa por zero, mas sua taxa de variação tem módulo máximo. Por isso, a força eletromotriz induzida é máxima.
Em um transformador ideal, Vs/Vp = Ns/Np. Logo, Vs/240 = 300/1200 = 1/4, resultando em Vs = 60 V.
Lâminas finas separadas por material isolante aumentam a resistência dos caminhos internos da corrente, reduzindo as correntes de Foucault e o aquecimento do núcleo.
Para indutância constante, a força eletromotriz de autoindução é ε = −L·di/dt. O sinal negativo expressa a oposição à variação da corrente.
A constante de tempo de um circuito RL é τ = L/R. Após um intervalo τ, a corrente atinge cerca de 63% do valor final durante o crescimento.
A energia armazenada é U = LI²/2. Portanto, U = 2,0 × 3,0²/2 = 9,0 J.
A translação uniforme da espira inteira em um campo uniforme não altera B, a área ou a orientação. Como o fluxo permanece constante, a força eletromotriz resultante é zero.
A força sobre cargas positivas tem direção v × B. Com a velocidade para a direita e o campo para dentro da página, essa força aponta para cima, tornando positiva a extremidade superior.
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