Questão 3
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A Lei de Faraday aplicada aos transformadores afirma que:
\bigcirc a. Uma corrente contínua cria um campo magnético constante.
\bigcirc b. Uma tensão é induzida em uma bobina quando há variação no fluxo magnético.
\bigcirc c. A energia elétrica é diretamente proporcional à área do núcleo magnético.
\bigcirc d. Um transformador só funciona com altas correntes.

Passo 1

O enunciado apresenta uma pergunta de escolha múltipla: “A Lei de Faraday aplicada aos transformadores afirma que:” e dá quatro alternativas:
a. Uma corrente contínua cria um campo magnético constante.
b. Uma tensão é induzida em uma bobina quando há variação no fluxo magnético.
c. A energia elétrica é diretamente proporcional à área do núcleo magnético.
d. Um transformador só funciona com altas correntes.
O que se pede é escolher a alternativa que corresponde corretamente ao enunciado da Lei de Faraday aplicada a transformadores.

Passo 2

O que é a Lei de Faraday (explicação didática): Faraday descobriu que uma diferença de potencial (tensão) aparece em uma bobina quando o fluxo magnético que atravessa essa bobina muda com o tempo. Em linguagem matemática essa lei é escrita como
\mathcal{E} = -\dfrac{d\Phi}{dt},
onde:
  • \mathcal{E} é a força eletromotriz induzida (a tensão induzida) na bobina;
  • \Phi é o fluxo magnético através da área ligada à bobina;
  • \dfrac{d\Phi}{dt} é a taxa de variação do fluxo magnético ao longo do tempo;
  • o sinal negativo representa a Lei de Lenz (indica que a tensão induzida cria uma corrente cujo campo se opõe à mudança de fluxo).
    Explicando em palavras simples: só quando o fluxo magnético muda no tempo aparece uma tensão induzida.

Passo 3

O que é fluxo magnético (mini-aula): o fluxo magnético \Phi mede “quantidade” de campo magnético que atravessa uma superfície. Para uma superfície plana com campo quase uniforme,
\Phi = \mathbf{B}\cdot \mathbf{A} = BA\cos\theta,
onde:
  • \mathbf{B} é o vetor campo magnético (intensidade e direção do campo);
  • A é a área da superfície que o campo atravessa;
  • \theta é o ângulo entre \mathbf{B} e a normal da superfície.
    Se qualquer desses (por exemplo B, A ou \theta) varia com o tempo, o fluxo \Phi varia e, pela Lei de Faraday, aparece tensão.

Passo 4

Aplicação a transformadores (mini-aula): um transformador tem pelo menos duas bobinas acopladas por um núcleo magnético. Quando na bobina primária passa uma corrente alternada, ela gera um campo magnético variável no núcleo, logo o fluxo \Phi(t) no núcleo varia com o tempo. Pela Lei de Faraday, essa variação de fluxo induz uma tensão na bobina secundária dada por
\mathcal{E}_{\text{sec}} = -N_{\text{sec}}\dfrac{d\Phi}{dt},
onde N_{\text{sec}} é o número de espiras da bobina secundária. Observe que o que importa para o funcionamento é a variação do fluxo (portanto corrente alternada ou qualquer variação), não o valor absoluto da corrente ser “alto”.

Passo 5

Analisando cada alternativa com base no que aprendemos:
  • Alternativa a: “Uma corrente contínua cria um campo magnético constante.” — Verdade em física básica: uma corrente contínua (DC) produz um campo magnético estacionário. Mas isso não é a Lei de Faraday nem explica transformadores, porque um campo magnético constante não induz tensão (pois \dfrac{d\Phi}{dt}=0). Então a alternativa é irrelevante/errada como enunciado da Lei de Faraday aplicada a transformadores.
  • Alternativa b: “Uma tensão é induzida em uma bobina quando há variação no fluxo magnético.” — Isso é exatamente a formulação essencial da Lei de Faraday. Corresponde à equação \mathcal{E} = -\dfrac{d\Phi}{dt}. Portanto está correta.
  • Alternativa c: “A energia elétrica é diretamente proporcional à área do núcleo magnético.” — A energia elétrica fornecida por um transformador não é simplesmente proporcional à área do núcleo; o comportamento real depende de muitos fatores (número de espiras, fluxo magnético, perdas, material do núcleo etc.). Além disso essa declaração não expressa a Lei de Faraday. Então está errada.
  • Alternativa d: “Um transformador só funciona com altas correntes.” — Errado: um transformador funciona sempre que houver variação de fluxo (normalmente com corrente alternada). Não é requisito ter “altas correntes”; mesmo correntes pequenas e variáveis induzem tensão. Então esta alternativa é falsa.

Passo 6

Conclusão e reforço: a alternativa que sintetiza corretamente a Lei de Faraday aplicada a transformadores é a alternativa b, porque ela diz que a tensão é induzida quando há variação do fluxo magnético — exatamente o conteúdo da fórmula \mathcal{E} = -\dfrac{d\Phi}{dt}. Respira fundo: a ideia-chave para a prova é lembrar sempre dessa relação entre mudança de fluxo e tensão induzida.

Resposta

(b)

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