UCS Medicina · Inverno 2021.2 — Física com resolução

Física em Conhecimentos Gerais · Prova tipo A · gabarito conferido

Q10
Eletromagnetismo — Indução eletromagnética — Corrente alternada e lei de Faraday

Um dos pilares da sociedade moderna é a eletricidade, uma vez que são poucas as atividades que dispensam o seu uso. Ela demanda sistemas de geração de energia elétrica, a partir de outras formas de energia; transmissão, partindo da estação geradora; e distribuição nas estações consumidoras, tais como residências e indústrias. Hoje, as tecnologias envolvidas em tais etapas estão consolidadas, mas, no final do século XIX, houve a invenção de dois sistemas de transmissão de energia elétrica que se tornaram concorrentes, gerando a chamada Guerra das Correntes. Essa Guerra envolveu o conflito entre duas grandes figuras da ciência e tecnologia: Thomas Edison e Nikola Tesla. Este último saiu-se melhor com o modelo denominado “transmissão por corrente alternada”, utilizado até hoje em praticamente todos os países. A característica principal de uma corrente alternada é ser oscilante. Isso implica que em torno de um fio de uma linha de transmissão com corrente alternada ocorre um fluxo magnético também oscilante, tendo como consequência a

A)ausência de campo magnético, devido à Lei de Ohm.
B)geração de ondas eletromagnéticas, graças à Lei de Faraday.
C)eliminação de resistências elétricas, devido à Lei de Coulomb.
D)transformação de carga elétrica em monopolo magnético, devido à Lei de Faraday.
E)criação de cargas elétricas positivas, graças à Lei de Ohm.
B
Resolução comentada

A corrente alternada varia ao longo do tempo. Como a corrente cria um campo magnético em torno do fio, o campo também varia. Assim, uma superfície fixa próxima à linha, orientada de modo que o campo a atravesse, pode ter fluxo magnético variável.

A lei de Faraday relaciona essa variação à força eletromotriz induzida ao longo do contorno da superfície.

$$\mathcal{E}=-\frac{\mathrm{d}\Phi_B}{\mathrm{d}t}.$$

O fluxo magnético \(\Phi_B\) é medido em webers. Sua taxa de variação é medida em webers por segundo, unidade equivalente ao volt. A força eletromotriz expressa a circulação do campo elétrico induzido ao longo do contorno, mesmo que ali não exista uma espira condutora.

A lei de Faraday explica como um campo magnético variável se associa a um campo elétrico. A lei de Ampère-Maxwell completa a descrição: um campo elétrico variável também contribui para o campo magnético. As equações de Maxwell permitem entender como a corrente oscilante pode gerar ondas eletromagnéticas. Parte dos campos pode permanecer concentrada nas proximidades da linha.

Alternativa B.