Ciências da Natureza e suas Tecnologias Question #019e5c02
Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando:
• um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A;
• dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e
• um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f.
Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i.
Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o valor da corrente de curto i, o estudante deve dobrar o(a)
número de espiras.
frequência de giro.
intensidade do campo magnético.
área das espiras.
diâmetro do fio.
Official Explanation / Community Explanations
A tensão máxima V em um gerador de espiras girantes é dada por V=N⋅B⋅A⋅ω, onde ω=2πf é a velocidade angular. A corrente de curto-circuito i é i=V/R, onde R é a resistência total do circuito, que depende do diâmetro do fio (quanto maior o diâmetro, menor a resistência). Para dobrar V mantendo i constante, é necessário que R também dobre, pois i=V/R. Dobrar o número de espiras N dobra V e também dobra a resistência R (já que o comprimento do fio dobra), mantendo i inalterado. As outras opções alteram V mas não alteram R na mesma proporção: dobrar a frequência f dobra V mas não altera R, então i dobra; dobrar o campo B dobra V mas não altera R, então i dobra; dobrar a área A dobra V mas não altera R, então i dobra; dobrar o diâmetro do fio reduz a resistência (aumenta a área da seção transversal), o que aumentaria i ainda mais, não mantendo constante.