Exercícios Resolvidos de Indução

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Enunciado

Segundo a Lei de Faraday-Neumann, uma força eletromotriz é induzida em um circuito ou objeto semelhante a circuito elétrico sempre que há variações do fluxo magnético, sendo a força dada pela taxa de variação do fluxo magnético em função do tempo.

Levando em conta a Lei de Faraday, considere um avião de 40   m de comprimento entre as extremidades de suas asas, voando a 700   k m / h através de um campo magnético terrestre uniforme e de intensidade igual a 8 ⋅ 10 - 5 T . Nesse contexto, calcule a f e m induzida entre as extremidades das asas.

  1. 1,2 V
  2. 0,08 V
  3. 0,16 V
  4. 0,31 V
  5. 0,62 V

Passo 1

Vamos pensar no seguinte, a equação que determina a força eletromotriz f e m é:

ε = d ( Φ B ) d t

Depende da variação do fluxo magnético em relação ao tempo.

Passo 2

Relembrando que o fluxo magnético nada mais é do que o produto entre:

Φ B = B ⋅ A

O campo magnético foi dado no enunciado:

B = 8 ⋅ 10 - 5 T

Então:

Φ B = 8 ⋅ 10 - 5 ⋅ A

Passo 3

Mas quem é a nossa área? Bom entre as asas nós temos a medida de 40 m que se movem a uma velocidade de 700 k m / h . Pense numa espira retangular:

Onde mantemos a medida y da espira igual a 40 m , enquanto variamos a sua largura com a velocidade. Logo a área seria:

A = x ⋅ y

Provoca o fluxo elétrico:

Φ B = 8 ⋅ 10 - 5 ⋅ A = 8 ⋅ 10 - 5 ⋅ x ⋅ y

Passo 4

Substituindo no cálculo da f e m :

ε = d ( Φ B ) d t = d ( 8 ⋅ 10 - 5 ⋅ x ⋅ y ) d t

Sabemos que a medida y da espira tem valor fixo:

ε = d ( 8 ⋅ 10 - 5 ⋅ x ⋅ 40 ) d t

Podemos então retirar todos os valores fixos de dentro da derivada:

ε = 8 ⋅ 10 - 5 ⋅ 40 d ( x ) d t

Quem será essa derivada da posição em relação ao tempo? É a velocidade que a posição x varia, que sabemos que é igual a:

v = 700 k m / h

Passo 5

Como sabemos que não podemos utilizar a velocidade em k m / h e sim em m / s devemos fazer essa transformação. Basta dividir o valor por 3,6 :

v = d x d t = 700 3,6 m / s

Vamos colocar isso na equação da f e m :

ε = 8 ⋅ 10 - 5 ⋅ 40 ⋅ 700 3,6 = 8 ⋅ 10 - 5 ⋅ 40 ⋅ 700 3,6

Realizando essa conta, temos o produto entre os números do numerador:

ε = 224000 ⋅ 10 - 5 3,6

Dividindo 224000 por 3,6 , teremos:

ε = 62222,22 ⋅ 10 - 5 V

Para terminar essa questão basta sumir com essa potência de 10 , para isso temos que mover a vírgula para a esquerda 5 casas:

ε = 62222,22 ⋅ 10 - 5 V = 0,6222222 V

Que é aproximadamente igual a:

0,62 V

Nossa resposta final!

Resposta

e)   0,62 V