31) Os carregadores sem fio para smartphones têm se tornado cada vez mais popular.
Essa tecnologia funciona através do princípio da indução eletromagnética, descoberto
por Michael Faraday no século XIX. O carregador possui uma bobina transmissora que,
quando percorrida por corrente alternada, gera um campo magnético variável. Ao
posicionar o celular sobre a base, a bobina receptora no aparelho capta esse campo,
induzindo uma corrente elétrica que carrega a bateria. Os carregadores sem fio gera
maior dissipação de energia que a corrente alternada dos carregadores convencionais
por que o campo magnético gerado pela bobina transmissora não é totalmente
aproveitado pela bobina receptora, havendo dispersão de energia no ambiente.
Marina, preocupada com o consumo de energia, pesquisou sobre a eficiência
desses dispositivos. Descobriu que carregadores sem fio típicos apresentam eficiência
entre 60% e 80%, enquanto carregadores convencionais (com cabo) podem atingir até
95% de eficiência. A perda de energia nos carregadores sem fio ocorre principalmente
na forma de calor, devido às correntes parasitas e à resistência das bobinas.
Considerando os princípios físicos envolvidos, a menor eficiência dos
carregadores sem fio em relação aos convencionais deve-se principalmente
ao fato de que:
a) a corrente contínua utilizada nos carregadores sem fio gera maior dissipação de
energia que a corrente alternada dos carregadores convencionais.
4b) o campo magnético gerado pela bobina transmissora não é totalmente aproveitado
pela bobina receptora, havendo dispersão de energia no ambiente.
c) a indução eletromagnética viola o princípio da conservação de energia, gerando
perdas inevitáveis durante o processo.
d) a frequência da corrente alternada nos carregadores sem fio é muito baixa,
reduzindo a potência transmitida para o dispositivo.
e) o campo magnético gerado pela bobina transmissora é totalmente aproveitado pela
bobina receptora, não havendo dispersão de energia no ambiente.
32 ) Nos aeroportos modernos, os detectores de metal em formato de portal são
equipamentos essenciais para a segurança. Esses dispositivos funcionam com base no
princípio da indução eletromagnética. O portal possui bobinas que geram um campo
magnético alternado de baixa intensidade. Quando um objeto metálico passa pelo
portal, ele perturba esse campo, gerando correntes elétricas induzidas (correntes de
Foucault) no metal. Essas correntes, por sua vez, criam seu próprio campo magnético
que é detectado por bobinas receptoras, acionando o alarme.
Durante uma viagem, Júlia observou que seu colar de prata não acionou o detector,
mas o cinto com fivela de aço do passageiro à sua frente disparou o alarme. Intrigada,
ela pesquisou e descobriu que a sensibilidade do detector depende de fatores como a
condutividade elétrica do metal, seu tamanho e sua permeabilidade magnética. Metais
ferromagnéticos (como ferro e aço) são detectados mais facilmente que metais não
ferromagnéticos (como alumínio, cobre e prata) de mesmo tamanho. Aumentando a
frequência do campo magnético alternado do detector vai ter um aumento a
intensidade das correntes induzidas nos metais, pois a força eletromotriz induzida é
proporcional à taxa de variação do fluxo magnético.
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Para melhorar a detecção de metais não-ferromagnéticos, um engenheiro
propôs aumentar a frequência do campo magnético alternado do detector.
Essa proposta se justifica porque o aumento da frequência:
a) aumenta a intensidade das correntes induzidas nos metais, pois a força eletromotriz
induzida é proporcional à taxa de variação do fluxo magnético.
b) transforma metais não-ferromagnéticos em ferromagnéticos temporariamente,
facilitando sua detecção pelas bobinas receptoras.
4c) permite que o campo magnético penetre mais profundamente nos metais não-
ferromagnéticos, gerando correntes em todo o volume do objeto.
