Um alicate amperímetro mede a corrente no interior de fios....
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Ano: 2021
Banca:
IBFC
Órgão:
SEED - RR
Prova:
IBFC - 2021 - SEED - RR - Professor de Educação Básica - Física |
Q1951021
Física
Um alicate amperímetro mede a corrente no
interior de fios. Vamos considerar a operação a
partir da fem induzida pelo campo magnético
variável produzido no interior de um
enrolamento toroidal pela corrente elétrica
variável no sistema AC no fio em cor preta no
desenho abaixo (que cruza o toróide), que
serve de modelo de instrumento. O
enrolamento pode ser considerado um
solenóide ideal, embora fechado, com área
interna das espiras de 0,1cm2 e 1000 voltas de
fio constituindo o solenóide toroidal que tem
raio médio de 4 cm.
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Toroidal_InductorSimple_with_Axes.JPG
Para tornar o cálculo mais simples vamos considerar as simplificações:
1) que a corrente no fio de prova varia linearmente de 0 a 4A em um quarto do período da oscilação da corrente no sistema elétrico brasileiro, que tem frequência de 60Hz, 2) que o campo magnético no interior do toróide é constante e igual ao valor à 4 cm do fio (no centro do solenóide), 3) que a susceptibilidade magnética do material é equivalente do ar μ0 = 4π×10−7 H/m (os fios estão enrolados em um tubo toroidal fino com ar em seu interior).
Assinale a alternativa que identifica corretamente o maior valor do fluxo do campo magnético sobre o solenóide e o valor aproximado da fem induzida, em módulo, considerado esse modelo para o intervalo em que a corrente sobe linearmente de 0 (t = 0) ao valor máximo (t = T/4), consideradas as hipóteses descritas.
Fonte: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Toroidal_InductorSimple_with_Axes.JPG
Para tornar o cálculo mais simples vamos considerar as simplificações:
1) que a corrente no fio de prova varia linearmente de 0 a 4A em um quarto do período da oscilação da corrente no sistema elétrico brasileiro, que tem frequência de 60Hz, 2) que o campo magnético no interior do toróide é constante e igual ao valor à 4 cm do fio (no centro do solenóide), 3) que a susceptibilidade magnética do material é equivalente do ar μ0 = 4π×10−7 H/m (os fios estão enrolados em um tubo toroidal fino com ar em seu interior).
Assinale a alternativa que identifica corretamente o maior valor do fluxo do campo magnético sobre o solenóide e o valor aproximado da fem induzida, em módulo, considerado esse modelo para o intervalo em que a corrente sobe linearmente de 0 (t = 0) ao valor máximo (t = T/4), consideradas as hipóteses descritas.
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Comentários
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1) variação do fluxo = campo*area
- como a corrente, i, vai de 0 a 4A e o campo B é proporcional a i, então só nos interessa calcular B para i = 4A. De onde se obtem: B = N*u*i/2*pi*R = 2*10^-2 T
- A área é A = 0,1cm^2 = 0,1*10^-4 m^2
- variação do fluxo = (2*10^-2 T)*(0,1*10^-4 m^2) = 0,2 uTm^2
2) F. E. M. induzida:
- fem = (variação do fluxo) / (intervalo de tempo)
- Como f = 60Hz, então de f = 1/T se obtém que T = 1/60
- fem = (0,2 uTm^2)/(1/4 * 1/60) = 48*10^-6 V ~ 0,005 mV
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