As redes de alta tensão para transmissão de energia elétrica geram campo magnético variável o suficiente para induzir corrente elétrica no arame das cercas. Tanto os animais quanto os funcionários das propriedades rurais ou das concessionárias de energia devem ter muito cuidado ao se aproximarem de uma cerca quando esta estiver próxima a uma rede de alta tensão, pois, se tocarem no arame da cerca, poderão sofrer choque elétrico.
Para minimizar este tipo de problema, deve-se:
A) Fazer o aterramento dos arames da cerca.
B) Acrescentar fusível de segurança na cerca.
C) Realizar o aterramento da rede de alta tensão.
D) Instalar fusível de segurança na rede de alta tensão.
E) Utilizar fios encapados com isolante na rede de alta tensão.
Resolução em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Eletromagnetismo, Indução Eletromagnética
Nível da Questão: Médio
Gabarito: Alternativa A (Fazer o aterramento dos arames da cerca)
🔹 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando da Questão:
“Para minimizar este tipo de problema, deve-se:”
Palavras-chave:
- Redes de alta tensão
- Indução de corrente elétrica
- Aterramento
- Choque elétrico
📌 Objetivo:
A questão descreve a indução de corrente elétrica em cercas metálicas próximas a redes de alta tensão, devido à variação do campo magnético. O objetivo é determinar qual procedimento pode minimizar esse problema e reduzir o risco de choque elétrico.
⚠️ Dica Geral: Sempre que a questão envolver indução eletromagnética, lembre-se que um campo magnético variável pode induzir corrente elétrica em materiais condutores próximos!
🔹 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
Indução Eletromagnética:
- Quando há variação do campo magnético próximo a um condutor metálico, ocorre a indução de uma corrente elétrica nesse condutor, de acordo com a Lei de Faraday.
- Isso significa que uma cerca metálica perto de redes de alta tensão pode ter uma corrente induzida, o que pode gerar risco de choque elétrico ao ser tocada.
Aterramento Elétrico:
- O aterramento consiste em conectar um condutor diretamente ao solo, permitindo que qualquer carga elétrica indesejada seja dissipada com segurança.
- Se a cerca for aterrada, a corrente elétrica induzida fluirá diretamente para o solo, evitando a acumulação de carga elétrica e reduzindo o risco de choques.
Por que fusíveis não resolvem o problema?
- Fusíveis são dispositivos de proteção contra sobrecorrente, mas não impedem a indução de corrente elétrica em condutores expostos.
- Eles apenas interrompem o fluxo de corrente quando há excesso de carga, o que não é o caso da corrente induzida em cercas.
🔹 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
Trechos-chave do enunciado:
- “As redes de alta tensão geram campo magnético variável o suficiente para induzir corrente elétrica no arame das cercas.”
- Isso indica que a indução eletromagnética é a causa do problema.
- “Animais e funcionários podem sofrer choque elétrico ao tocarem na cerca.”
- Isso significa que a cerca metálica pode acumular carga elétrica, gerando uma diferença de potencial entre a cerca e o solo.
📌 Interpretação:
- Como a corrente elétrica está sendo induzida pela variação do campo magnético, o melhor método para eliminar essa corrente é dissipá-la diretamente para o solo.
- Isso confirma que a solução ideal é o aterramento da cerca.
🔹 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
Etapa 1: Identificar o problema
- O campo magnético da rede de alta tensão varia ao longo do tempo, induzindo uma corrente elétrica nos arames metálicos da cerca.
- Se uma pessoa ou um animal tocar na cerca, pode haver uma descarga elétrica devido à diferença de potencial entre a cerca e o solo.
Etapa 2: Determinar a melhor solução
- Para evitar choques, a corrente induzida precisa ser dissipada antes de alguém tocar na cerca.
- O aterramento permite que a corrente flua diretamente para o solo, eliminando a diferença de potencial e evitando descargas elétricas em quem toca na cerca.
Etapa 3: Justificativa matemática (Lei de Ohm aplicada ao aterramento)
- Quando a cerca é aterrada, a resistência elétrica entre a cerca e o solo é reduzida, permitindo que a carga se disperse rapidamente.
- Pela Lei de Ohm: V=R⋅I Como a resistência da terra é muito baixa, a tensão entre a cerca e o solo também será muito baixa, evitando choques elétricos perigosos.
📌 Conclusão do cálculo:
- Sem aterramento: A corrente induzida pode gerar uma tensão significativa entre a cerca e o solo.
- Com aterramento: A corrente escoa diretamente para o solo, impedindo que cargas elétricas fiquem acumuladas na cerca.
🔹 Passo 5: Análise das Alternativas
✅ Alternativa A – Fazer o aterramento dos arames da cerca (Correta) ✅
- O aterramento permite que a corrente elétrica induzida seja dissipada diretamente no solo, evitando a formação de uma diferença de potencial perigosa entre a cerca e o solo.
❌ Alternativa B – Acrescentar fusível de segurança na cerca (Errada) ❌
- Fusíveis interrompem correntes elevadas, mas não impedem a indução eletromagnética.
- A corrente na cerca não está vindo de um circuito fechado, mas sim sendo induzida pelo campo magnético, então um fusível não resolveria o problema.
❌ Alternativa C – Realizar o aterramento da rede de alta tensão (Errada) ❌
- Aterrar a rede de alta tensão faria com que a energia transportada fosse dissipada no solo, causando perdas de energia e mau funcionamento da transmissão elétrica.
- Isso não resolveria o problema da corrente induzida na cerca.
❌ Alternativa D – Instalar fusível de segurança na rede de alta tensão (Errada) ❌
- Fusíveis na rede de alta tensão servem apenas para proteger contra sobrecargas.
- Eles não impedem a indução eletromagnética em objetos próximos, como a cerca.
❌ Alternativa E – Utilizar fios encapados com isolante na rede de alta tensão (Errada) ❌
- Os fios já são isolados, mas o problema não está na rede elétrica em si, e sim na indução de corrente na cerca metálica.
- O isolamento da rede não impediria a geração do campo magnético variável, que continua induzindo corrente na cerca.
⚠️ Dica Geral: Sempre que precisar eliminar uma corrente induzida, pense em dissipá-la através do aterramento!
🔹 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Conclusão:
O problema ocorre porque o campo magnético variável da rede de alta tensão induz corrente elétrica na cerca metálica, o que pode causar choques elétricos em quem tocar na cerca.
A solução mais eficaz é o aterramento da cerca, pois isso permite que a corrente flua diretamente para o solo, eliminando a diferença de potencial e evitando choques elétricos.
🔍 Resumo Final:
- O campo magnético da rede de alta tensão induz corrente elétrica na cerca.
- Essa corrente pode causar choques elétricos ao ser tocada.
- O aterramento dos arames da cerca dissipa essa corrente no solo, eliminando o problema.
- ✅ Alternativa correta: A (Fazer o aterramento dos arames da cerca).
