Mapa de questões · 2º dia
Questão 98 — ENEM 2020Caderno azul · 2º Dia
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)
Alternativas
Resolução
Ficha da Questão
- 📚 Matérias Necessárias: Física → Eletromagnetismo; indução eletromagnética; lei de Faraday
- ⚡ Nível: Médio — relacionar o aumento da ddp à taxa de variação do fluxo magnético
- 🎯 Tema/Habilidade BNCC: Aplicar a lei de Faraday-Lenz ao funcionamento de geradores
- 🏆 Gabarito: revelado após resolução completa
Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando
- Comando reformulado: "O aumento da ddp nas bobinas do gerador resulta do aumento de quê?"
- Palavras-chave decisivas: gerador, fluxo magnético variável, aumento inesperado da ddp
- Armadilha típica: Escolher aumento da resistência ou da área; a fem depende da RAPIDEZ da variação do fluxo
- O que a resposta precisa demonstrar: Que a fem induzida é proporcional à taxa de variação do fluxo (dΦ/dt), logo à velocidade angular
Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais
- Lei de Faraday: a fem induzida é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético: ε = −dΦ/dt
- Gerador: ao girar mais rápido, o fluxo varia mais rapidamente → maior fem
- Velocidade angular: aumentá-la aumenta dΦ/dt e, portanto, a ddp
Passo 3 — Decodificação do Enunciado
- Evidência 1: "fluxo magnético variável através das bobinas gera ddp" → é indução (Faraday)
- Evidência 2: "aumento inesperado da ddp" → aumentou a rapidez da variação do fluxo (rotação)
- Síntese: a ddp cresce com a rapidez de variação do fluxo, via aumento da velocidade angular
Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)
Subpasso 4.1 — Princípio
Pela lei de Faraday, ε = −dΦ/dt: quanto mais rápido o fluxo varia, maior a fem induzida.
Subpasso 4.2 — No gerador
Girar as bobinas mais rápido (maior velocidade angular) faz o fluxo variar mais rapidamente → maior ddp.
Subpasso 4.3 — Verificação
O aumento da ddp resulta do aumento da rapidez de variação do fluxo (velocidade angular) → alternativa D.
Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas
A) intervalo de tempo em que as bobinas ficam imersas... diminuição da velocidade. ❌ Incorreta: diminuir a velocidade REDUZ a fem; o oposto do descrito.
B) fluxo magnético... aumento da área interna. ❌ Incorreta: a fem depende da TAXA de variação do fluxo, não apenas do fluxo/área.
C) intensidade do campo magnético... campos mais intensos. ❌ Incorreta: ainda que aumentasse a fem, não é a causa descrita (o operador apenas percebeu o aumento durante o funcionamento).
D) rapidez com que o fluxo magnético varia... aumento da velocidade angular. ✅ Correta: ε ∝ dΦ/dt; maior velocidade angular → maior taxa de variação → maior ddp.
E) resistência interna... aumento da espessura dos terminais. ❌ Incorreta: a resistência interna não gera a fem; afeta apenas perdas.
🏆 Gabarito: D — A ddp cresce com a rapidez de variação do fluxo magnético, obtida pelo aumento da velocidade angular.
Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova
- Reafirmação do gabarito: fem ∝ dΦ/dt → velocidade angular maior = ddp maior.
- Padrão de cobrança: o ENEM cobra a lei de Faraday no funcionamento de geradores.
- Generalização: a fem induzida depende da RAPIDEZ da variação do fluxo, não do fluxo em si.
- Dica de eliminação rápida: descarte "diminuição da velocidade" e "resistência interna".
- Conexões com outros temas: lei de Lenz; usinas e geradores; corrente alternada.
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