Durante uma aula de física sobre os princípios de indução eletromagnética descobertos por Michael Faraday e formulados na Lei de Faraday-Lenz, o professor realiza um experimento em que um ímã é movido para dentro e para fora de uma bobina conectada a um galvanômetro. Os alunos observam a deflexão da agulha do galvanômetro e são questionados sobre o fenômeno. Considerando o experimento e os conceitos da Lei de Faraday-Lenz, assinale a opção que corresponde à correta explicação desse fenômeno.
A) A força eletromotriz induzida na bobina é diretamente proporcional ao quadrado da velocidade com que o ímã é movido e não depende do número de espiras da bobina.
B) A corrente induzida na bobina dá origem a um campo magnético que se opõe à variação no fluxo magnético que gerou, conforme previsto pela Lei de Lenz.
C) Se o ímã for mantido em repouso em relação à bobina, a força eletromotriz induzida será máxima devido ao campo magnético apresentar fluxo constante através da espira.
D) A polaridade da tensão induzida depende exclusivamente da direção do campo magnético do ímã e não depende do movimento relativo entre o imã e a bobina.

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que num experimento de física a gente tem um ímã que entra e sai de uma bobina ligada a um galvanômetro. Quando o ímã se move, a agulha do galvanômetro desvia, e a pergunta é: qual explicação, de acordo com a Lei de Faraday-Lenz, descreve esse fenômeno?
Conteúdo: indução eletromagnética (fluxo magnético, Lei de Faraday e Lei de Lenz). Vamos precisar entender o que é fluxo magnético, a fórmula da força eletromotriz induzida e o princípio de Lenz.

Passo 2

Primeiro, teoria do fluxo magnético e da indução:
  1. Fluxo magnético (Φ) através de uma espira: Phi = B cdot A cdot costheta – B é o campo magnético, A a área da espira, θ o ângulo entre o vetor normal da espira e B.
  2. Lei de Faraday (força eletromotriz induzida ε): varepsilon = -,N,dPhidt – N é o número de espiras; o sinal menos vem da Lei de Lenz.
  3. Lei de Lenz: a corrente induzida cria um campo magnético que se opõe à variação do fluxo que a gerou. Esse é o “porquê” do sinal menos.

Passo 3

Aplicando ao experimento:
  • Quando o ímã entra na bobina, o fluxo magnético Φ aumenta (dΦ/dt > 0). A bobina “responde” criando uma corrente cujo campo interno tenta diminuir esse aumento.
  • Quando o ímã sai, Φ diminui (dΦ/dt < 0). A bobina então gera corrente que tenta aumentar o fluxo perdido.
    Em ambos os casos, aparece uma força eletromotriz (ε) e, portanto, corrente, desviando a agulha do galvanômetro.

Passo 4

Vamos checar as alternativas:
A) Fala em ε ∝ velocidade² e sem depender de N → errado, pois ε ∝ N·dΦ/dt e não ao quadrado da velocidade.
B) Diz que a corrente induzida cria um campo que se opõe à variação de fluxo, conforme a Lei de Lenz → está certo.
C) Se o ímã ficar parado, dΦ/dt = 0, logo ε = 0, não máxima → errado.
D) Afirma que a polaridade só depende da direção do campo do ímã, e não do movimento → errado, pois sem variação de fluxo não há tensão.

Resposta

A alternativa correta é a B.

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