Questão FC278753
Texto A descoberta do eletromagnetismo significou uma grande revolução para a humanidade: a possibilidade de transporte quase instantâneo de grandes quantidades de energia a longas
Circuitos Elétricos (Exceto Circuitos c/ Indutores e Capacitores)
CEBRASPE (CESPE) · 2023
Texto
A descoberta do eletromagnetismo significou uma grande revolução para a humanidade: a possibilidade de transporte quase instantâneo de grandes quantidades de energia a longas distâncias. O entendimento dos fluxos energéticos e de suas perdas, ao longo da cadeia de produção, transporte e utilização da energia elétrica, é de fundamental importância para o aumento da eficiência energética e a mitigação de seus efeitos sobre a natureza.
Para o estudo simplificado desses processos, foi criado um sistema constituído por um motor de combustão a diesel que opera em um ciclo de Carnot, conforme figura a seguir. A cada ciclo do motor, uma quantidade de calor \(Q_1\) é fornecida pela queima do diesel, um trabalho \(W\) é realizado e um calor \(Q_2\) é ejetado para fora do motor. O motor faz girar uma bobina com velocidade angular constante \(\omega\) de 21.600 graus por segundo, em uma região preenchida por um campo magnético uniforme e estacionário, gerado por um ímã permanente, com intensidade 1/12\(\pi\) tesla. Na bobina, está enrolado um fio condutor formando por \(N\) = 22 espiras circulares cuja área de seção transversal é igual a \(A\) = 1 m2. Devido à indução magnética, uma força eletromotriz \(\xi\) é gerada em uma tomada que está ligada a um circuito, fornecendo corrente elétrica \(I\) a um aparelho de resistência equivalente igual a \(R\). A resistência interna dos fios da bobina e da tomada é denotada por \(R\)'. O eixo de rotação da bobina é perpendicular ao campo magnético.
De maneira simplificada, pode-se considerar que o motor e a bobina representam uma usina geradora de energia elétrica, os fios que ligam a bobina até a tomada representam as linhas de transmissão e o aparelho ligado à tomada representa os dispositivos movidos a energia elétrica.
Com base nas informações fornecidas no texto precedente e na figura apresentada, julgue o item abaixo.
A energia dissipada por efeito Joule no circuito elétrico deve ser igual ao calor dissipado pelo motor.
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Gabarito
Errado
Comentário do professor
A afirmação é errada porque confunde duas perdas físicas distintas. Num motor térmico vale \(Q_1 = W + Q_2\): aqui \(Q_2\) é o calor rejeitado pelo motor ao meio por causa da ineficiência do ciclo (perda térmica direta).
Já a energia dissipada por efeito Joule no circuito é a potência elétrica convertida em calor nas resistências: \(P_{\text{Joule}}=I^2(R+R')\) (ou, por ciclo, energia \(E_{\text{Joule}}\)). Essa perda ocorre na fiação e na carga, resultante do fluxo de corrente gerado pela bobina.
São mecanismos e locais de perda diferentes: \(Q_2\) é térmico no motor; o Joule é térmico no circuito. Só seriam iguais em condições muito específicas e artificiais, não em geral. Portanto a igualdade proposta é incorreta.
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