Exame de Física e Química A 2025 · 1.ª fase — item 3, resolvido

O ponto de partida. Este item é sobre indução eletromagnética, e toda a resposta sai de uma única lei — a lei de Faraday, que tens no formulário:

Lê-a em voz alta: o módulo da força eletromotriz induzida é igual ao módulo da variação do fluxo magnético a dividir pelo intervalo de tempo em que essa variação acontece. Duas consequências estão escritas aqui, e são exatamente o que o item te pede:

• se o fluxo não varia ($\Delta {\Phi }_{\mathrm{m}}=0$), não há força eletromotriz — e o ponteiro fica parado;
• quanto mais depressa o fluxo varia (a mesma $\Delta {\Phi }_{\mathrm{m}}$ num $\Delta t$ menor), maior é a força eletromotriz — e maior o desvio do ponteiro.

O fluxo magnético através de uma espira é ${\Phi }_{\mathrm{m}}=BA\cos \alpha$ (também no formulário): depende do campo $B$, da área $A$ da espira e do ângulo $\alpha$ entre o campo e a normal ao plano da espira. Para o fazer variar tens de mexer numa destas três coisas.

O item pede três coisas, com um travessão cada. Responde às três, uma a uma — cada uma é um dos três elementos que o corrector procura.

1.º — a ação: mover a barra em relação à bobina

Com os materiais da Figura 3 — uma barra magnetizada, uma bobina, fios e um galvanómetro, sem pilha nenhuma — não há nada que produza corrente por si. A corrente tem de ser induzida, e para isso o fluxo magnético que atravessa as espiras da bobina tem de variar.

Das três grandezas de ${\Phi }_{\mathrm{m}}=BA\cos \alpha$, a área das espiras não muda (a bobina é rígida). O que podes mudar é o campo magnético que chega às espiras: o campo criado por um íman é mais intenso perto dele e mais fraco longe. Logo, aproximando ou afastando a barra da bobina — por exemplo, introduzindo-a no interior da bobina e voltando a retirá-la —, o campo nas espiras muda, o fluxo muda, e o ponteiro mexe-se.

Dois pormenores que mostram que percebeste o fenómeno, e que vale a pena escrever:

• o que conta é o movimento relativo. Mover a bobina com a barra parada dá o mesmo efeito; o que interessa é que uma se mova em relação à outra;
• a barra parada não faz nada, mesmo que esteja dentro da bobina e o campo lá seja intenso. O ponteiro só se mexe enquanto a barra se move. Campo intenso não é o mesmo que campo a variar.

(Se meteres a barra e a retirares, verás o ponteiro desviar-se primeiro para um lado e depois para o outro: ao entrar, o fluxo aumenta; ao sair, diminui; a corrente induzida troca de sentido. Não é pedido, mas confirma que o que gera a corrente é a variação.)

2.º — o fator: a rapidez do movimento

Volta à lei de Faraday. Ao meter a barra até ao mesmo sítio dentro da bobina, a variação do fluxo, $\Delta {\Phi }_{\mathrm{m}}$, é sempre a mesma — começa e acaba nos mesmos valores. O que muda de um movimento lento para um rápido é o intervalo de tempo $\Delta t$ em que essa variação acontece.

Logo, o fator que influencia a amplitude do movimento do ponteiro é a velocidade (a rapidez) com que a barra magnetizada se move em relação à bobina: quanto mais depressa a moves, maior é o desvio do ponteiro.

Porque é que a resposta é a velocidade e não outra coisa? Em geral a força eletromotriz induzida também depende do número de espiras da bobina e da intensidade do íman. Mas repara na frase do enunciado: «utilizando os materiais referidos». A bobina e a barra são aquelas — não podes trocar de íman nem enrolar mais espiras. O único fator que está nas tuas mãos, durante a experiência, é a rapidez do movimento. É esse que o item procura.

3.º — a interpretação física

Este é o elemento que explica porque acontece tudo o que descreveste. Tem de ter, por esta ordem lógica, três ideias ligadas:

• o movimento da barra faz variar o fluxo magnético que atravessa a superfície delimitada pelas espiras da bobina;
• uma variação de fluxo magnético, num certo intervalo de tempo, induz uma força eletromotriz na bobina (lei de Faraday);
• como a bobina e o galvanómetro formam um circuito fechado, a força eletromotriz induzida faz passar uma corrente elétrica induzida, que o ponteiro assinala.

Escreve a expressão fluxo magnético e escreve induz. Dizer «o íman cria corrente» ou «o magnetismo passa para a bobina» é linguagem que o corrector não aceita como científica, mesmo que a ideia por trás esteja certa.

4.º — juntar tudo num texto

O enunciado pede um texto bem estruturado, e isto vale pontos (é o que separa o nível 5 do 4). Uma estrutura segura: um parágrafo por travessão, pela ordem do enunciado, e o terceiro parágrafo a ligar os dois primeiros à lei de Faraday. Cada frase deve ter sujeito e verbo — nada de listas de palavras soltas.

Não precisas de escrever a fórmula para ter a cotação toda, mas podes citá-la: $|{\epsilon }_{\mathrm{i}}|=\frac{|\Delta {\Phi }_{\mathrm{m}}|}{\Delta t}$ amarra o segundo elemento ao terceiro numa linha.

como este item é corrigido (é por níveis, não por etapas)

Não há etapas com pontos a somar. O corrector procura na tua resposta três elementos fixados nos critérios e, depois, olha para a forma: se o texto é bem estruturado e se a linguagem científica é adequada. Cruza as duas coisas e escolhe um nível:

• nível 5 — $12$ pontos: os três elementos, texto bem estruturado e linguagem científica adequada;
• nível 4 — $10$ pontos: os três elementos, mas com falhas de estrutura e/ou de linguagem científica;
• nível 3 — $8$ pontos: apenas dois elementos, bem estruturados e com linguagem adequada;
• nível 2 — $6$ pontos: apenas dois elementos, com falhas de estrutura e/ou de linguagem;
• nível 1 — $4$ pontos: apenas um elemento, bem estruturado e com linguagem adequada.

Repara no que a tabela não tem: não há nível para «um elemento com falhas de linguagem». Uma resposta com um só elemento e mal escrita fica com $0$ pontos. E cada elemento que falta custa $4$ pontos de uma vez, enquanto as falhas de forma custam $2$. O conteúdo pesa o dobro da forma — mas a forma decide o degrau dentro de cada patamar.

Os critérios gerais dizem ainda duas coisas que contam aqui: um texto estruturado é o que liga os elementos de forma conceptualmente consistente, seja qual for a ordem em que aparecem; e abreviaturas ou siglas não identificadas contam como falhas de linguagem científica. Escreve os nomes por extenso.

onde se perdem pontos

• Dizer «aproximar o íman da bobina» e parar aí. Aproximar é um movimento, e serve. Mas quem escreve «colocar o íman dentro da bobina» descreve uma posição, não um movimento — e com a barra parada lá dentro não há corrente nenhuma. Diz sempre que a barra se move em relação à bobina.
• Responder que o fator é a «intensidade do íman» ou o «número de espiras». São fatores reais da força eletromotriz induzida, mas o enunciado fixa os materiais. A resposta que conta é a velocidade do movimento relativo; as outras não fazem o elemento 2.
• Confundir campo com variação de campo. «Quanto mais intenso o campo, maior a corrente» é falso para esta montagem: o íman parado dentro da bobina tem campo intenso e corrente nula. O que a lei de Faraday premeia é a variação do fluxo por unidade de tempo.
• Interpretação sem a palavra «fluxo». Falar só em «campo magnético» ou em «magnetismo» deixa o elemento 3 incompleto e é, ao mesmo tempo, uma falha de linguagem científica — pode custar um patamar inteiro e o degrau de dentro do patamar.
• Escrever que a variação de fluxo «cria eletrões» ou «carrega a bobina». A indução não cria carga: põe em movimento os eletrões que já existem no fio. Uma afirmação destas é um erro científico e contradiz o resto da resposta — e os critérios gerais mandam não considerar os elementos que evidenciem contradições.
• Responder em tópicos soltos. «Mover o íman. Velocidade. Fluxo.» pode conter as três ideias e mesmo assim não ser um texto estruturado: com falhas de estrutura, os três elementos valem $10$ e não $12$. E com dois elementos mal escritos caem para $6$.
• Usar abreviaturas sem as apresentar («f.e.m.», «B»). Os critérios gerais contam-nas como falhas de linguagem científica. Escreve «força eletromotriz» e «campo magnético» por extenso.

para reconhecer o próximo item deste tipo

Sempre que um item falar de bobina, íman, espira e galvanómetro (ou de um gerador, um microfone, uma placa de indução), a resposta é a lei de Faraday: sem variação de fluxo não há corrente; quanto mais rápida a variação, maior a força eletromotriz. Pergunta-te sempre: o que é que, nesta montagem, está a fazer variar $B$, $A$ ou $\alpha$ — e com que rapidez?