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Exames nº 3 – Eletromagnetismo

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⚛️ Física A · 11.º ano📍 Tema 5 · Eletromagnetismo
🏁

Exames e testes intermédios nº3

Exames e testes intermédios: indução, bobinas e transformadores (2018 – 2022)

⏱ ≈ 75 min de trabalho📝 15 exercícios🟢 4 fáceis🟠 4 médios🔴 7 difíceis✅ Correção automática📖 Resolução detalhada
Exames1234
🧠 O essencial
1234
📖 Resumos
123456
📝 Fichas
123456
🎓 Exercícios essenciais
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🏆 Testes
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📝 15 exercícios

Itens de exames nacionais e testes intermédios sobre este tema, adaptados (dados e figuras novos), com o grau de dificuldade e a cotação de cada um. Clica numa opção para ver logo se acertaste e abre a Resolução para perceberes o raciocínio passo a passo.

1Fácil 16 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2019 – 2.ª fase Uma espira circular roda com velocidade angular constante num campo magnético uniforme, completando 50 rotações por segundo.

1.1. Determina o período e a frequência angular.

1.2. Que frequência tem a força eletromotriz induzida?

Ver resolução
1.1
Dados: f = 50 Hz

Pedido: T e ω.

  1. Período.T = 150 = 0,020 s
  2. Frequência angular.ω = 2π·f = 2π × 50 = 314 rad/s
✅ T = 0,020 s · ω ≈ 314 rad/s.
1.2
O fluxo varia com a frequência de rotação, logo a força eletromotriz alternada tem a mesma frequência: 50 Hz.

2Fácil 8 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2020 – 1.ª fase Uma espira circular roda num plano horizontal, em torno de um eixo vertical, na proximidade de um íman fixo. Surge corrente induzida na espira porque…

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Opção
(B)
✔
Opção (B). Ao rodar, varia o ângulo (e a parte da espira exposta ao campo, não uniforme) e, com ele, o fluxo.

3Médio 20 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2020 – 2.ª fase A agulha magnética de uma bússola está em equilíbrio num plano horizontal, afastada de ímanes.

3.1. Que direção toma a agulha e porquê?

Ver resolução
3.1
A agulha alinha-se com as linhas do campo magnético terrestre (norte magnético): a extremidade norte da agulha aponta para o polo norte geográfico (que é um polo sul magnético da Terra), porque a agulha se orienta no sentido das linhas de campo.

4Médio 20 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2020 – Época Especial Numa lanterna de agitar, um íman move-se no interior de uma bobina de 300 espiras. Num dado movimento, o fluxo total na bobina passa de 3,0×10⁻³ Wb para −3,0×10⁻³ Wb em 0,030 s.

4.1. Determina a força eletromotriz induzida média.

4.2. Porque é que agitar a lanterna mais depressa a faz brilhar mais?

Ver resolução
4.1
Dados: ΔΦ = −6,0×10⁻³ Wb (fluxo total) · Δt = 0,030 s

Pedido: ε.

  1. Faraday.ε = −ΔΦΔt = −−6,0×10⁻³0,030 = +0,20 V
✅ ε = 0,20 V.
4.2
Agitando mais depressa o fluxo varia mais rapidamente (ΔΦ/Δt maior), logo a força eletromotriz induzida e a corrente são maiores e a lâmpada brilha mais.

5Difícil 24 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2022 – Época Especial A indução eletromagnética permite a produção de corrente alternada e a sua adaptação por transformadores. Um transformador tem 600 espiras no primário e 30 no secundário e o primário é ligado a 230 V.

5.1. Determina a tensão no secundário.

5.2. Porque é que o transformador não funciona com corrente contínua?

Ver resolução
5.1
Dados: Np = 600 · Ns = 30 · Vp = 230 V

Pedido: Vs.

  1. Relação.Vs = Vp × NsNp = 230 × 30600 = 11,5 V
✅ Vs = 11,5 V (redutor).
5.2
Com corrente contínua o fluxo no núcleo seria constante: sem variação de fluxo não há força eletromotriz induzida no secundário.

6Difícil 16 pontos Adaptado de: Exame Nacional 2020 – Época Especial No esboço do gráfico |εi|(t) de um íman a oscilar numa bobina, o valor de |εi| é máximo quando…

Ver resolução
Opção
(B)
✔
Opção (B). |ε| = |ΔΦ/Δt|: é máximo quando o fluxo varia mais depressa.

7Difícil 16 pontos Item no estilo dos exames nacionais O fluxo magnético através de uma espira varia 4,0×10⁻³ Wb em 0,50 s. Qual é o módulo da força eletromotriz média induzida?

Ver resolução
Opção
(A)
✔
Dados: ΔΦ = 4,0×10⁻³ Wb · Δt = 0,50 s · N = 1

Pedido: ε.

  1. Lei de Faraday.|ε| = N {{|ΔΦ||Δt}} = 1 × 4,0×10⁻³0,50 = 8,00×10⁻³ V
✅ |ε| = 8,00×10⁻³ V → opção (A).

8Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um transformador ideal tem 500 espiras no primário e 4000 no secundário; o primário é ligado a 230 V. Qual é a tensão no secundário?

Ver resolução
Opção
(B)
✔
Dados: Np = 500 · Ns = 4000 · Up = 230 V

Pedido: Us.

  1. Transformador ideal.UsUp = NsNp ⇒ Us = 230 × 4000500 = 1840,0 V
✅ Us = 1840,0 V → opção (B).

9Difícil 16 pontos Item no estilo dos exames nacionais Uma central transmite 5,0×10⁶ W à tensão de 1,0×10⁵ V por uma linha de resistência 5 Ω. Qual é a potência dissipada na linha?

Ver resolução
Opção
(A)
✔
Dados: P = 5,0×10⁶ W · U = 1,0×10⁵ V · R = 5 Ω

Pedido: Pperdas.

  1. Corrente na linha.I = PU = 5,0×10⁶1,0×10⁵ = 50,0 A
  2. Efeito Joule.Pperdas = R I² = 5 × 50,0² = 1,25×10⁴ W
✅ Pperdas = 1,25×10⁴ W → opção (A).

10Difícil 16 pontos Item no estilo dos exames nacionais Numa linha de transporte de energia elétrica, a tensão é multiplicada por 10 (mantendo a potência transmitida). Como varia a potência dissipada por efeito Joule na linha?

Ver resolução
Opção
(D)
✔
Dados: U’ = 10 U

Pedido: Fator de perdas.

  1. I = P/U.I’ = I10
  2. Pperdas = R I².P’ = R I²100 = Pperdas100
✅ Fica 100 vezes menor → fica 100 vezes menor → opção (D).

11Fácil 8 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um gerador de corrente alternada produz uma tensão de amplitude 100 V e período 10 ms. Qual é a frequência?

Ver resolução
Opção
(C)
✔
Dados: Umáx = 100 V · T = 10 ms

Pedido: f.

  1. f = 1/T.f = 10,010 = 100 Hz
✅ f = 100 Hz → opção (C).

12Fácil 8 pontos Item no estilo dos exames nacionais Uma tensão alternada sinusoidal tem amplitude de 10 V. Qual é o valor eficaz da tensão?

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Opção
(B)
✔
Dados: Umáx = 10 V

Pedido: Uef.

  1. Uef = Umáx/√2.Uef = 10√2 = 7,1 V
✅ Uef = 7,1 V → opção (B).

13Médio 12 pontos Item no estilo dos exames nacionais Um transformador ideal tem 500 espiras no primário e 50 no secundário; o primário é ligado a 230 V. Qual é a tensão no secundário?

Ver resolução
Opção
(C)
✔
Dados: Np = 500 · Ns = 50 · Up = 230 V

Pedido: Us.

  1. Transformador ideal.UsUp = NsNp ⇒ Us = 230 × 50500 = 23,0 V
✅ Us = 23,0 V → opção (C).

14Difícil 16 pontos Item no estilo dos exames nacionais O fluxo magnético através de uma espira varia 4,0×10⁻³ Wb em 0,10 s. Qual é o módulo da força eletromotriz média induzida?

Ver resolução
Opção
(B)
✔
Dados: ΔΦ = 4,0×10⁻³ Wb · Δt = 0,10 s · N = 1

Pedido: ε.

  1. Lei de Faraday.|ε| = N {{|ΔΦ||Δt}} = 1 × 4,0×10⁻³0,10 = 4,00×10⁻² V
✅ |ε| = 4,00×10⁻² V → opção (B).

15Difícil 16 pontos Item no estilo dos exames nacionais Uma central transmite 1,0×10⁶ W à tensão de 1,0×10⁵ V por uma linha de resistência 20 Ω. Qual é a potência dissipada na linha?

Ver resolução
Opção
(A)
✔
Dados: P = 1,0×10⁶ W · U = 1,0×10⁵ V · R = 20 Ω

Pedido: Pperdas.

  1. Corrente na linha.I = PU = 1,0×10⁶1,0×10⁵ = 10,0 A
  2. Efeito Joule.Pperdas = R I² = 20 × 10,0² = 2,00×10³ W
✅ Pperdas = 2,00×10³ W → opção (A).

➡️ A seguir

Passa aos itens de 2024 a 2026 (nº4).

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