Um transformador ideal com núcleo de ferro tem 2400 espiras...

Alternativa correta: D - 2880 W

Tema central da questão:

Esta questão trata de transformadores ideais e seu funcionamento. Os transformadores são dispositivos elétricos utilizados para aumentar ou diminuir tensões em circuitos elétricos, mantendo a potência constante em um sistema ideal, sem perdas.

Resumo teórico:

Um transformador ideal mantém a relação de conservação de potência entre o primário e o secundário. A fórmula básica para a relação de espiras é:

V_p/V_s = N_p/N_s

onde V_p e V_s são as tensões nos enrolamentos primário e secundário, respectivamente, e N_p e N_s são os números de espiras nesses enrolamentos.

A potência em um transformador ideal é dada por:

P_p = P_s

onde P_p é a potência no primário e P_s é a potência no secundário.

Para um transformador ideal, podemos usar:

P = V x I

Com essas equações, calculamos a potência na carga.

Justificativa da alternativa correta:

A corrente primária é de 3 A. Para encontrar a tensão no primário (V_p), precisamos calcular usando:

P_p = V_p x I_p

Como a potência no primário é igual à potência no secundário em um transformador ideal, após calcular a tensão no primário, podemos encontrar a potência na carga:

A relação de espiras é 2400/600, que é 4:1. Isso significa que a tensão no secundário será 1/4 da tensão no primário. A resistência da carga é 20 Ω. Com a potência conhecida, podemos aplicar:

P_s = I_s² x R

Calculando, obtemos a potência na carga como 2880 W.

Análise das alternativas incorretas:

A - 11 W: Esta potência é muito baixa para o contexto dado. A carga e as especificações do transformador indicam que a potência será significativamente maior.

B - 185 W: Ainda é uma potência muito baixa. A relação entre espiras e a corrente primária indicam que um valor mais alto deve ser esperado.

C - 1290 W: Este valor está mais próximo, mas ainda não condizente com a relação de espiras e a corrente primária fornecida.

E - 3200 W: Este valor ultrapassa o esperado, considerando a relação de espiras e a especificação da carga.

Estratégias para interpretação: Entenda a relação de espiras e como ela afeta a tensão e a corrente. Lembre-se de que em transformadores ideais, a potência é conservada. Fique atento à relação inversa de corrente e tensão.

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