(ENEM 2018) A tecnologia de comunicação da etiqueta RFID (chamada de etiqueta inteligente) é usada há anos para rastrear gado, vagões de trem, bagagem aérea e carros nos pedágios. Um modelo mais barato dessas etiquetas pode funcionar sem baterias e é constituído por três componentes: um microprocessador de silício; uma bobina de metal, feita de cobre ou de alumínio, que é enrolada em um padrão circular; e um encapsulador, que é um material de vidro ou polímero envolvendo o microprocessador e a bobina.

CONTINUAÇÃO QUESTÃO 2

Na presença de um campo de radiofrequência gerado pelo leitor, a etiqueta transmite sinais. A distância de leitura é determinada pelo tamanho da bobina e pela potência da onda de rádio emitida pelo leitor.A etiqueta funciona sem pilhas porque o campo
A. elétrico da onda de rádio agita elétrons da bobina.
B. elétrico da onda de rádio cria uma tensão na bobina.
C. magnético da onda de rádio induz corrente na bobina.
D. magnético da onda de rádio aquece os fios da bobina.
E. magnético da onda de rádio diminui a ressonância no interior da bobina.

Passo 1

O enunciado descreve uma etiqueta RFID sem pilhas composta por: um microprocessador, uma bobina (fio enrolado em padrão circular) e um encapsulador. Um leitor emite uma onda de radiofrequência; a distância de leitura depende do tamanho da bobina e da potência do leitor. A pergunta pede que eu escolha qual das alternativas explica por que a etiqueta funciona sem pilhas — ou seja, qual componente da onda de rádio e que efeito sobre a bobina fornece a energia que faz a etiqueta transmitir sinais? As alternativas são A, B, C, D ou E.
Informações relevantes dadas no enunciado:
  • A etiqueta não tem bateria; ainda assim ela transmite sinais quando há um campo de radiofrequência do leitor.
  • A etiqueta contém uma bobina circular (fio enrolado).
  • A distância de leitura depende do tamanho da bobina e da potência do leitor.

Passo 2

Primeiro, vamos entender, de forma simples, o que é uma onda de rádio: é uma perturbação eletromagnética que tem um campo elétrico e um campo magnético oscilantes. Esses campos variam no tempo e no espaço. A bobina é um laço de fio que “enquadra” uma área; laços respondem fortemente a mudanças no campo magnético que atravessa essa área. Isso já sugere que o componente magnético da onda é importante quando temos uma bobina enrolada em círculo.

Passo 3

Agora a lei física que explica como uma bobina pode gerar tensão/corrente a partir de um campo magnético variável: a lei de Faraday da indução eletromagnética. A forma prática para uma bobina com N espiras é:
\mathcal{E} = -\,N\,\frac{d\Phi_{B}}{dt},
onde:
  • \mathcal{E} é a força eletromotriz induzida (tensão) na bobina;
  • N é o número de espiras (voltas) da bobina;
  • \Phi_{B} é o fluxo magnético através da área da espira, definido por \Phi_{B}=\int \mathbf{B}\cdot d\mathbf{A}, e \mathbf{B} é o campo magnético.
Para uma bobina em que o campo magnético é aproximadamente uniforme e perpendicular à área A de cada espira, temos \Phi_{B}=B\cdot A. Se B varia no tempo (como numa onda de rádio), então \frac{d\Phi_{B}}{dt}\neq 0 e surge uma tensão \mathcal{E} na bobina.

Passo 4

Como isso alimenta o microprocessador da etiqueta: a tensão \mathcal{E} induzida gera uma corrente na bobina segundo a lei de Ohm (simplificando a bobina por uma resistência efetiva R):
I=\frac{\mathcal{E}}{R}.
Essa corrente fornece energia elétrica que pode ser retificada/condicionada e usada para alimentar o circuito do microprocessador por curtos instantes — suficiente para que a etiqueta envie sua resposta ao leitor. Etiquetas passivas são projetadas para consumir pouquíssima energia, então mesmo uma pequena corrente induzida pelo campo magnético do leitor é suficiente. Além disso, muitas etiquetas usam ressonância (um circuito LC) para aumentar a tensão recebida na frequência do leitor; o tamanho da bobina e a indutância influenciam essa ressonância, o que explica por que a distância de leitura depende do tamanho da bobina.

Passo 5

Agora analiso as alternativas uma a uma, explicando por que cada uma está certa ou errada:
  • A: “o campo elétrico da onda de rádio agita elétrons da bobina.”
    Comentário: o campo elétrico pode mover cargas em condutores longos (como em antenas do tipo dipolo), mas a expressão “agita elétrons” é imprecisa e, no caso de uma bobina/loop usada em etiquetas RFID passivas (especialmente nas faixas LF/HF), o efeito dominante é a indução por campo magnético variável, não um empuxo direto do campo elétrico. Portanto A não descreve corretamente o mecanismo principal.
  • B: “o campo elétrico da onda de rádio cria uma tensão na bobina.”
    Comentário: também fala do campo elétrico. Em alguns tipos de antena o acoplamento se dá via campo elétrico, mas uma bobina circular (loop) é feita para aproveitar o acoplamento magnético. O enunciado enfatiza a bobina circular e que a distância depende do tamanho da bobina — isso é característico do acoplamento magnético (indutivo). Logo B não é a melhor descrição do mecanismo real da etiqueta passiva.
  • C: “o magnético da onda de rádio induz corrente na bobina.”
    Comentário: isto corresponde exatamente à lei de Faraday descrita acima: um campo magnético oscilante do leitor atravessa a bobina e induz uma tensão e, consequentemente, corrente, que alimenta a etiqueta. Isso explica por que a etiqueta funciona sem pilhas. Portanto C está correta.
  • D: “o magnético da onda de rádio aquece os fios da bobina.”
    Comentário: aquecimento só ocorre se houver perda significativa por corrente ou por correntes parasitas em metais, e isso seria ineficiente e não o mecanismo usado para alimentar o microprocessador. Além disso o enunciado liga a distância de leitura ao tamanho da bobina, o que não faz sentido se o mecanismo fosse apenas aquecimento. Então D está errada.
  • E: “o magnético da onda de rádio diminui a ressonância no interior da bobina.”
    Comentário: isso é uma frase sem sentido técnico no contexto: um campo magnético externo não “diminui a ressonância” da bobina de forma útil para explicar o funcionamento sem bateria. Na verdade, frequentemente usa-se ressonância para aumentar a eficiência, não para diminuí-la. Portanto E está errada.

Passo 6

Síntese final: a explicação física correta e direta é que o campo magnético variante da onda de rádio induz uma tensão e corrente na bobina (lei de Faraday), e essa corrente é usada para alimentar temporariamente o circuito da etiqueta, permitindo a transmissão sem uso de pilha. Por isso a alternativa correta é a letra C.

Resposta

C

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