Questão de Ciências da Natureza e suas Tecnologias #019e5bf0
Em uma usina geradora de energia elétrica, seja através de uma queda-d’água ou através de vapor sob pressão, as pás do gerador são postas a girar. O movimento relativo de um ímã em relação a um conjunto de bobinas produz um fluxo magnético variável através delas, gerando uma diferença de potencial em seus terminais. Durante o funcionamento de um dos geradores, o operador da usina percebeu que houve um aumento inesperado da diferença de potencial elétrico nos terminais das bobinas.
Nessa situação, o aumento do módulo da diferença de potencial obtida nos terminais das bobinas resulta do aumento do(a)
intervalo de tempo em que as bobinas ficam imersas no campo magnético externo, por meio de uma diminuição de velocidade no eixo de rotação do gerador.
fluxo magnético através das bobinas, por meio de um aumento em sua área interna exposta ao campo magnético aplicado.
intensidade do campo magnético no qual as bobinas estão imersas, por meio de aplicação de campos magnéticos mais intensos.
rapidez com que o fluxo magnético varia através das bobinas, por meio de um aumento em sua velocidade angular.
resistência interna do condutor que constitui as bobinas, por meio de um aumento na espessura dos terminais.
Explicação Oficial / Explicações da Comunidade
A diferença de potencial induzida nas bobinas é dada pela Lei de Faraday, que afirma que a força eletromotriz induzida é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético. Portanto, para aumentar a diferença de potencial, é necessário aumentar a rapidez com que o fluxo magnético varia através das bobinas. Isso pode ser conseguido aumentando a velocidade angular do gerador, o que faz com que o ímã gire mais rapidamente, variando o fluxo mais rapidamente.
A alternativa que menciona o aumento do intervalo de tempo em que as bobinas ficam imersas no campo magnético, por meio de diminuição da velocidade, está incorreta porque diminuir a velocidade reduz a taxa de variação do fluxo, diminuindo a tensão induzida.
A alternativa que fala em aumento do fluxo magnético através do aumento da área interna exposta ao campo está incorreta porque, embora aumentar o fluxo possa aumentar a tensão, a questão especifica que o aumento inesperado ocorreu sem alteração na área ou no campo; além disso, a Lei de Faraday depende da variação do fluxo, não do fluxo absoluto.
A alternativa que propõe aumento da intensidade do campo magnético está incorreta porque, embora campos mais intensos possam aumentar o fluxo, a questão não menciona alteração no campo; além disso, a tensão induzida depende da variação do fluxo, não apenas de sua magnitude.
A alternativa que sugere aumento da resistência interna do condutor por aumento da espessura dos terminais está incorreta porque a resistência não afeta a tensão induzida; ela afeta a corrente, mas a tensão induzida é determinada pela variação do fluxo magnético.