Questão 133 do ENEM 2017 — Física
Para demonstrar o processo de transformação de energia mecânica em elétrica, um estudante constrói um pequeno gerador utilizando:
-um fio de cobre de diâmetro D enrolado em N espiras circulares de área A;
-dois ímãs que criam no espaço entre eles um campo magnético uniforme de intensidade B; e
* -um sistema de engrenagens que lhe permite girar as espiras em torno de um eixo com uma frequência f.
Ao fazer o gerador funcionar, o estudante obteve uma tensão máxima V e uma corrente de curto-circuito i.
Para dobrar o valor da tensão máxima V do gerador mantendo constante o Valor da corrente de Curto i, o estudante deve dobrar o(a)
Resolução comentada
A tensão máxima do gerador é proporcional ao número de espiras (V ∝ N), mas a corrente de curto-circuito depende também da resistência do fio, que aumenta com o comprimento — e mais espiras significam um fio mais longo, logo mais resistência (R ∝ N). Se N dobra, V dobra, mas R também dobra, e como i = V/R, a corrente de curto-circuito i permanece a mesma. Por isso a resposta é dobrar o número de espiras.
Dobrar a área das espiras também dobraria a tensão máxima V, mas sem aumentar o comprimento do fio nem a resistência R — nesse caso, a corrente de curto-circuito i = V/R dobraria junto, o que não respeita a condição do problema de manter i constante.