Questões sobre transformadores

Os transformadores estão presentes em redes de energia, carregadores, fontes eletrônicas e muitos equipamentos do cotidiano. Eles funcionam por indução eletromagnética e permitem alterar tensão e corrente em sistemas de corrente alternada, o que é essencial para transportar energia com eficiência e adaptá-la ao uso dos aparelhos.

Neste conjunto de questões, você vai analisar relações entre espiras, tensões, correntes, potência e perdas em transformadores ideais e reais. As situações propostas exigem interpretação física, leitura de dados e aplicação de conceitos como razão de transformação, conservação de potência e funcionamento com corrente alternada.

Questões sobre transformadores

Questão 01

Uma cidade recebe energia de uma subestação a 13 800 V e, por meio de um transformador, a tensão é reduzida para 230 V para uso residencial. Em um transformador ideal, qual relação entre o número de espiras do primário e do secundário é mais adequada para esse caso?

A)O secundário deve ter cerca de 60 vezes mais espiras que o primário.B)O primário deve ter cerca de 60 vezes mais espiras que o secundário.C)O primário e o secundário devem ter o mesmo número de espiras.D)O primário deve ter cerca de 60 vezes menos espiras que o secundário.E)O secundário deve ter um número de espiras próximo ao dobro do primário.

Gabarito: alternativa B). A tensão cai na mesma razão do número de espiras, então o primário precisa ter muito mais espiras.

Comentários por alternativa:

A) A razão está invertida; isso elevaria a tensão no secundário.
B) A tensão cai na mesma razão do número de espiras, então o primário precisa ter muito mais espiras.
C) Espiras iguais manteriam tensões próximas, não 13 800 V e 230 V.
D) Essa razão inverteria o efeito esperado, aumentando a tensão no secundário.
E) Dobro é insuficiente para produzir a redução de 13 800 V para 230 V.

Questão 02

Um transformador ideal recebe 2 000 W no primário. Se a tensão no primário é 400 V e no secundário 100 V, qual corrente deve aparecer no secundário?

A)8 A, porque parte da energia é transformada em calor mesmo no caso ideal.B)5 A, porque a corrente cai na mesma proporção da tensão.C)2,5 A, porque a corrente também é reduzida em transformadores ideais.D)20 A, porque a potência se conserva e a tensão cai para um quarto.E)0,5 A, porque a redução de tensão compensa uma queda maior de corrente.

Gabarito: alternativa D). Em transformador ideal, a potência é conservada: 2 000/100 = 20 A.

Comentários por alternativa:

A) No modelo ideal, não há perdas por calor.
B) A corrente não cai como a tensão; ela aumenta quando a tensão diminui.
C) A corrente no secundário é maior, não menor, nesse caso.
D) Em transformador ideal, a potência é conservada: 2 000/100 = 20 A.
E) Essa corrente não corresponde à potência fornecida e à tensão de saída.

Questão 03

Um transformador ideal eleva a tensão de 120 V para 1 200 V. Se a corrente no secundário é 0,5 A, qual é a corrente no primário?

A)5 A, pois a corrente aumenta na mesma razão em que a tensão aumenta.B)0,05 A, pois a corrente varia inversamente à tensão em um transformador ideal.C)0,5 A, porque a corrente não muda quando há transformação de tensão.D)50 A, porque a energia se concentra no lado de menor tensão.E)10 A, porque a potência de entrada é maior que a de saída.

Gabarito: alternativa A). Ao elevar a tensão em 10 vezes, a corrente no primário cai 10 vezes menos que no secundário.

Comentários por alternativa:

A) Ao elevar a tensão em 10 vezes, a corrente no primário cai 10 vezes menos que no secundário.
B) A corrente no primário é maior que a do secundário neste caso.
C) A corrente muda para manter a potência aproximadamente constante.
D) Essa corrente é incompatível com a razão de transformação dada.
E) No transformador ideal, a potência de entrada e de saída é a mesma.

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Questão 04

Um aparelho opera ligado a um transformador ideal com tensão de entrada de 220 V e saída de 11 V. O primário recebe corrente de 0,3 A. Qual é a corrente no secundário?

A)3,0 A, porque a corrente cresce apenas pela metade da razão de tensões.B)0,015 A, porque a queda de tensão reduz a corrente do mesmo modo.C)0,3 A, porque a corrente permanece igual em qualquer transformador.D)60 A, porque a tensão de saída muito baixa exige corrente quase ilimitada.E)6,0 A, porque a redução da tensão aumenta a corrente na mesma proporção.

Gabarito: alternativa E). A tensão cai 20 vezes, então a corrente sobe 20 vezes no caso ideal.

Comentários por alternativa:

A) Não há regra de “metade” nesse caso; a razão é definida pelas tensões.
B) A corrente aumenta, não diminui, quando a tensão de saída é menor.
C) A corrente não fica igual se a tensão muda mantendo a potência.
D) A razão de 20 vezes não leva a 60 A com esses dados.
E) A tensão cai 20 vezes, então a corrente sobe 20 vezes no caso ideal.

Questão 05

Um transformador ideal possui 500 espiras no primário e 2 000 no secundário. Se a tensão aplicada ao primário é 50 V, qual é a tensão no secundário?

A)100 V, porque a tensão dobra quando o número de espiras quadruplica.B)12,5 V, porque a tensão se divide pelo número de espiras do secundário.C)200 V, porque a razão de espiras é 4 e a tensão acompanha essa razão.D)250 V, porque a tensão cresce cinco vezes quando a espira do secundário é maior.E)800 V, porque a tensão no secundário é proporcional ao total de espiras.

Gabarito: alternativa C). A razão Ns/Np = 4, então a tensão também fica 4 vezes maior.

Comentários por alternativa:

A) O aumento é de 4 vezes, não de 2 vezes.
B) A tensão não é dividida diretamente pelo número de espiras do secundário.
C) A razão Ns/Np = 4, então a tensão também fica 4 vezes maior.
D) A razão correta é 4, não 5.
E) A tensão depende da razão entre espiras, não da soma delas.

Questão 06

Uma linha de transmissão opera em alta tensão para reduzir perdas. Um transformador eleva a tensão de 10 kV para 200 kV mantendo a potência aproximadamente constante. Se a corrente na entrada do transformador é 40 A, qual é a corrente na saída?

A)800 A, porque a tensão maior exige corrente maior para manter a potência.B)2 A, pois a corrente cai na razão inversa da tensão.C)20 A, porque a corrente reduz na mesma proporção que a tensão aumenta.D)0,2 A, porque a corrente diminui em 100 vezes quando a tensão dobra 20 vezes.E)400 A, porque a potência se distribui entre mais espiras.

Gabarito: alternativa B). A tensão aumenta 20 vezes, então a corrente diminui 20 vezes: 40/20 = 2 A.

Comentários por alternativa:

A) A potência constante não permite corrente maior com tensão maior.
B) A tensão aumenta 20 vezes, então a corrente diminui 20 vezes: 40/20 = 2 A.
C) A corrente não reduz na mesma proporção da tensão; ela varia inversamente.
D) A razão correta é 20 vezes, resultando em 2 A.
E) O número de espiras não determina assim a corrente de saída.

Questão 07

Um transformador real aquece durante o funcionamento. Qual situação explica melhor esse aquecimento?

A)A conservação perfeita da energia no interior do núcleo.B)A conversão de corrente contínua em corrente alternada dentro das bobinas.C)A ausência de campo magnético entre primário e secundário.D)O aumento da frequência da rede, que impede qualquer transformação de tensão.E)Perdas no cobre e no núcleo, como efeito Joule e correntes parasitas.

Gabarito: alternativa E). Transformadores reais têm perdas elétricas e magnéticas, que aparecem como calor.

Comentários por alternativa:

A) Se a energia fosse conservada perfeitamente, não haveria aquecimento por perdas.
B) Transformadores operam com corrente alternada, não fazem essa conversão.
C) Sem acoplamento magnético, o transformador não funcionaria, mas isso não explica o aquecimento.
D) A frequência influencia o funcionamento, mas não impede a transformação por si só.
E) Transformadores reais têm perdas elétricas e magnéticas, que aparecem como calor.

Questão 08

Em um transformador, o primário recebe corrente alternada e o secundário fornece energia a outro circuito. Por que corrente contínua não é adequada para seu funcionamento normal?

A)Porque não produz variação de fluxo magnético suficiente para induzir tensão no secundário.B)Porque a corrente contínua aquece instantaneamente o núcleo e destrói o enrolamento.C)Porque a corrente contínua faz a tensão do secundário se inverter repetidamente.D)Porque a corrente contínua impede o fechamento do circuito elétrico do primário.E)Porque a corrente contínua aumenta a frequência da rede elétrica.

Gabarito: alternativa A). A indução depende de fluxo magnético variável, o que ocorre com corrente alternada.

Comentários por alternativa:

A) A indução depende de fluxo magnético variável, o que ocorre com corrente alternada.
B) Pode haver aquecimento, mas o ponto central é a ausência de indução contínua.
C) A corrente contínua não gera inversões periódicas no secundário.
D) O circuito pode estar fechado; o que falta é variação de fluxo magnético.
E) A corrente contínua não altera a frequência da rede.

Questão 09

Um estudante mede 120 V no primário de um transformador ideal e 30 V no secundário. Se a resistência do aparelho ligado ao secundário é 15 ohms, qual é a corrente nesse circuito?

A)4 A, porque a resistência é pequena e a tensão é suficiente para dobrar a corrente.B)8 A, porque a corrente deve usar a tensão do primário para o cálculo.C)0,25 A, porque a tensão é dividida por quatro no transformador.D)2 A, porque I = V/R usando a tensão do secundário.E)0,5 A, porque a tensão menor reduz a corrente ao mesmo tempo.

Gabarito: alternativa D). No secundário, a corrente é 30/15 = 2 A pelo cálculo da lei de Ohm.

Comentários por alternativa:

A) A resistência e a tensão dadas resultam em 2 A, não 4 A.
B) A resistência está no secundário, então usa-se a tensão secundária.
C) A divisão por quatro vale para tensões, não define sozinha a corrente.
D) No secundário, a corrente é 30/15 = 2 A pelo cálculo da lei de Ohm.
E) A corrente não é 0,5 A com esses valores.

Questão 10

Em um laboratório, dois transformadores ideais têm a mesma potência de entrada. No transformador X, a tensão é elevada de 100 V para 1 000 V. No transformador Y, a tensão é reduzida de 1 000 V para 100 V. Considerando apenas a relação entre correntes, qual conclusão é correta?

A)No X e no Y, a corrente de saída é maior que a de entrada, porque a potência é conservada.B)No X e no Y, a corrente de saída é igual à de entrada, pois a potência é a mesma.C)No X, a corrente de saída é menor; no Y, a corrente de saída é maior.D)No X, a corrente de saída é maior; no Y, a corrente de saída é menor.E)No X, a corrente de saída é nula; no Y, a corrente de saída depende apenas do núcleo.

Gabarito: alternativa C). Elevar tensão reduz corrente; reduzir tensão aumenta corrente, mantendo potência ideal constante.

Comentários por alternativa:

A) Isso contraria a relação inversa entre tensão e corrente.
B) Mesma potência pode ocorrer com correntes diferentes, se as tensões forem diferentes.
C) Elevar tensão reduz corrente; reduzir tensão aumenta corrente, mantendo potência ideal constante.
D) A direção das variações está invertida.
E) A corrente não é nula e não depende só do núcleo.

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