Questão de Magnetismo (Campos Magnéticos e Indução Eletromagnética) — ENEM
Em um estudo sobre a tecnologia de distribuição de energia para a população, engenheiros explicam o funcionamento de um transformador ideal, dispositivo que ajusta a tensão da rede elétrica. Ele possui duas bobinas enroladas em um mesmo núcleo de ferro: a bobina primária, ligada à entrada, com 1000 espiras, e a bobina secundária, ligada à saída, com 200 espiras. Em um transformador ideal, a razão entre as tensões é igual à razão entre os números de espiras, de modo que a tensão de saída dividida pela de entrada é igual ao número de espiras do secundário dividido pelo do primário. A tensão aplicada na entrada do primário é de 220 volts em corrente alternada. Os engenheiros lembram ainda que o transformador só funciona com corrente alternada, pois ela varia no tempo. Com base nesses dados e na relação de transformação, a tensão obtida na saída do secundário corresponde a qual valor?
Gabarito comentado
O transformador funciona por indução eletromagnética entre duas bobinas em um núcleo comum e só opera com corrente alternada, cujo fluxo variável induz tensão no secundário. A relação Vs/Vp = Ns/Np permite elevar ou abaixar a tensão conforme o número de espiras, tecnologia essencial na distribuição de energia elétrica.
Resolução passo a passo
Em um transformador ideal, a relação entre tensões e espiras é Vs/Vp = Ns/Np. Com Np igual a 1000 espiras, Ns igual a 200 espiras e Vp igual a 220 volts, temos Vs = Vp × (Ns/Np) = 220 × (200/1000) = 220 × 0,2 = 44 volts. Por isso a alternativa de 44 V é a correta, tratando-se de um transformador abaixador, já que o secundário tem menos espiras. O valor 11 V resultaria de usar a razão invertida elevada ou um fator errado; 110 V viria de dividir a entrada por dois, ignorando a relação real de espiras; 220 V repetiria a tensão de entrada, como se não houvesse transformação; e 1100 V corresponderia a multiplicar pela razão invertida 1000/200, transformando indevidamente em elevador. Apenas 44 V respeita a proporção correta entre tensões e espiras.