O funcionamento dos geradores de usinas elétricas baseia-se no fenômeno da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday no século XIX. Pode-se observar esse fenômeno ao se movimentar um ímã e uma espira em sentidos opostos com módulo da velocidade igual a v, induzindo uma corrente elétrica de intensidade i, como ilustrado na figura.
A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a
A) esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida.
B) direita e o ímã para a esquerda com polaridade invertida.
C) esquerda e o ímã para a esquerda com mesma polaridade.
D) direita e manter o ímã em repouso com polaridade invertida.
E) esquerda e manter o ímã em repouso com mesma polaridade.
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias:
- Física (Eletromagnetismo, Lei de Faraday-Lenz)
📔 Nível da Questão:
- Médio (exige compreensão da Lei de Lenz e interpretação da indução magnética)
✅ Gabarito:
- A
🎯 Objetivo Geral:
- Identificar uma situação alternativa em que se mantém o mesmo sentido da corrente induzida usando o conceito da indução eletromagnética.
🔷 1. Análise do Comando e Definição do Objetivo
1.1 Transcrição Essencial (📌)
“A fim de se obter uma corrente com o mesmo sentido da apresentada na figura, utilizando os mesmos materiais, outra possibilidade é mover a espira para a:”
1.2 O que está sendo pedido? (📌)
Encontrar uma situação alternativa (movimento diferente ou inversão de polaridade) que produza uma corrente com o mesmo sentido já indicado na figura.
1.3 Objetivo Cristalino (📌)
Determinar claramente qual é o movimento e/ou inversão de polaridade que resultará numa corrente induzida no mesmo sentido da figura original.
1.4 Pergunta de Atenção (✔)
Você lembra como prever o sentido da corrente induzida utilizando a Lei de Lenz?
🔷 2. Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
2.1 Definições e Fórmulas (📌)
- Lei de Faraday-Lenz:
Diz que uma corrente induzida numa espira surge sempre que há variação no fluxo magnético através dela. - Fluxo magnético:
Depende do campo magnético (B) e da área atravessada perpendicularmente. - Lei de Lenz (sentido da corrente):
A corrente induzida gera um campo magnético que se opõe à variação original do fluxo magnético. Isso significa:- Se o fluxo aumenta, a corrente cria campo contrário para diminuir o fluxo.
- Se o fluxo diminui, a corrente cria campo no mesmo sentido para tentar manter o fluxo original.
- Movimento relativo espira/ímã:
Movimentar a espira para perto ou longe de um ímã também altera o fluxo, gerando corrente induzida.
2.2 Possível armadilha (❓✔)
Não confundir a polaridade do ímã e direção de movimento: inverter polaridade do ímã também pode inverter o sentido da corrente induzida.
🔷 3. Tradução e Interpretação do Problema
3.1 Contextualização Simplificada (📌)
Temos um ímã se movendo para esquerda e a espira indo para a direita, gerando uma corrente. Queremos agora descobrir uma situação diferente (movimento contrário e/ou polaridade invertida) que mantenha o mesmo sentido dessa corrente.
3.2 Estratégia Geral (📌)
- Analisar o sentido da corrente inicial pela Lei de Lenz.
- Testar mentalmente outras combinações oferecidas nas alternativas.
- Determinar qual alternativa mantém o sentido da corrente induzida inalterado.
🔷 4. Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
4.1 Passo a Passo Detalhado (📌)
Situação inicial (original da figura):
- Ímã com polo Norte apontado para espira.
- Ímã movendo-se para esquerda e espira para direita (se afastando).
- Como estão se afastando, o fluxo magnético do ímã através da espira diminui.
- Pela Lei de Lenz, a corrente induzida gera campo magnético para tentar aumentar o fluxo (compensar essa redução).
- Assim, nesta situação original, a corrente gera um campo magnético na mesma direção do ímã (buscando compensar a diminuição).
Agora, analisando alternativas, testamos a opção A claramente:
Alternativa A (análise rápida aqui no passo 4, sem adiantar demais):
- Espira agora indo para esquerda.
- Ímã indo para direita (polos invertidos: polo Sul à frente agora).
- Novamente, espira e ímã se afastam.
- Fluxo magnético diminui novamente (por estarem se afastando).
- A corrente induzida tentará novamente gerar um campo que aumente o fluxo magnético original.
- Como agora a polaridade está invertida (polo Sul apontado para espira), o sentido do campo magnético original também está invertido.
- Essa inversão dupla (polaridade invertida e direção invertida) resultará exatamente na manutenção do mesmo sentido da corrente.
🔷 5. Análise das Alternativas
5.1 Listagem das Alternativas
A) esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida.
B) direita e o ímã para a esquerda com polaridade invertida.
C) esquerda e o ímã para a esquerda com mesma polaridade.
D) direita e manter o ímã em repouso com polaridade invertida.
E) esquerda e manter o ímã em repouso com mesma polaridade.
5.2 Justificativa Individual
- A) (✅) Correta. Espira e ímã se afastam novamente, mantendo variação de fluxo no mesmo sentido, e inversão da polaridade do ímã compensa a inversão do movimento, gerando a corrente no mesmo sentido original.
- B) (❌) A aproximação inverteria o tipo de variação do fluxo, gerando corrente no sentido oposto.
- C) (❌) Com mesma polaridade e ambos se movendo na mesma direção, ocorreria uma aproximação invertendo o sentido da corrente.
- D) (❌) Manter ímã parado não gera a mesma variação original, muda o sentido da corrente.
- E) (❌) Manter ímã parado e espira aproximando muda o tipo de variação do fluxo (aproximação ao invés de afastamento), invertendo o sentido da corrente.
🔷 6. Conclusão e Justificativa Final
6.1 Resumo do Raciocínio (📌)
A combinação correta para manter o mesmo sentido da corrente induzida é mover a espira no sentido oposto ao inicial e também inverter a polaridade do ímã, mantendo a situação de afastamento entre eles.
6.2 Gabarito Reafirmado (📌)
Alternativa correta: A
6.3 Resumo Final para Revisão (🔍)
Para preservar o sentido da corrente induzida, precisamos manter o tipo de variação (afastamento ou aproximação) e compensar inversões com mudanças simultâneas de polaridade e direção.
