Questões de Indução e Transformadores Elétricos (Física)

Em tubulações industriais, todas as soldas realizadas devem ser verificadas e submetidas a exames para identificação de possíveis falhas, como trincas, poros e inclusões. Um dos testes realizados em soldas é a radiografia. Antes de se iniciar o teste, é necessário determinar o tempo de exposição à radiação pela peça ensaiada, calculado a partir do fator de exposição FE = (A x t) / d² , onde:

• A é a atividade da fonte radioativa em milicurie (mCi); • t é o tempo de exposição à radiação em minutos (min); • d é a distância fonte-filme (dff) em cm (cm).

No gráfico a seguir, o fator de exposição é correlacionado à espessura de uma peça, em função de uma determinada densidade radiográfica D, que determina a nitidez da imagem gerada pela radiografia.




Em determinada tubulação, a parede de um tubo foi soldada durante uma manutenção. Sua espessura final no cordão de solda atingiu 25 mm. Uma gamagrafia com Ir 192 como fonte foi realizada para ensaiar a solda. Considerando o gráfico, bem com os dados d = 80 cm A (Ir 192) = 20.000 mCiD = 2, qual o tempo de exposição para ensaiar a peça soldada?

Uma espira circular de raio r = 0,1m está em um campo magnético uniforme que varia de acordo com a equação B(t)=2·t(T/s), onde t é o tempo em segundos. Sabendo que a espira está inicialmente no plano perpendicular ao campo magnético, assinale a alternativa CORRETA que apresente a magnitude da força eletromotriz induzida na espira após 5 segundos:

Os transformadores foram fundamentais para a distribuição eficiente de energia elétrica no século XX, permitindo o uso de altas tensões para minimizar 3 perdas em longas distâncias. 

I- Perdas por efeito Joule: Quando a corrente elétrica flui pelos cabos condutores, parte da energia elétrica é convertida em calor devido à resistência elétrica do material. Essas perdas aumentam com o quadrado da corrente e são a razão principal para usar altas tensões na transmissão, pois isso reduz a corrente para a mesma potência transmitida. 

II- Perdas por efeito corona: Ocorrem quando há ionização do ar ao redor dos condutores em linhas de transmissão de alta tensão. Isso causa pequenas descargas elétricas e dissipação de energia. Essas perdas são mais significativas em tensões muito altas, especialmente, em condições de umidade.

III- Perdas por correntes parasitas, (ou correntes de Foucault): São causadas pela indução de correntes em materiais condutores próximos, como núcleos de transformadores ou cabos, devido às variações do campo magnético. Essas perdas geram calor e precisam ser minimizadas através de técnicas como o uso de núcleos laminados ou materiais com baixa condutividade elétrica.

Esses dispositivos, baseados na lei de Faraday Lenz, convertem tensões primárias em secundárias de acordo com a razão entre o número de espiras. Julgue um transformador ideal com N1 = 150 espiras na bobina primária e N2 = 300 espiras na secundária. Uma tensão alternada de V1 = 120V é aplicada na bobina primária.  

Qual será a tensão na bobina secundária? 

Em uma pesquisa sobre eletromagnetismo, um físico realiza um experimento com um fio condutor retilíneo, por onde passa uma corrente elétrica contínua (I). O fio é colocado verticalmente e uma bússola é posicionada próxima a ele, alinhada, inicialmente, com o campo magnético da Terra. À medida que a corrente no fio é aumentada, observa-se uma deflexão crescente da agulha da bússola. Considerando-se o comportamento da agulha, o campo magnético gerado pelo fio e os princípios do eletromagnetismo, assinale a alternativa correta.

No final do século XIX, o desenvolvimento de cabos submarinos revolucionou as telecomunicações, permitindo a transmissão de mensagens entre continentes. Esses cabos, baseados na indução eletromagnética descrita por Faraday Lenz, enfrentaram desafios relacionados a correntes induzidas indesejadas. Suponha-se que um cabo tenha uma variação de campo magnético interno de Bi = 0,02T para Bf = 0,05T em um intervalo de tempo ∆t = 0,01s. A secção transversal do cabo é A = 0,005m2. Qual é a força eletromotriz média gerada no cabo?