Questão 72 do ENEM 2014 — Ciências da Natureza

Entendendo a situação da figura

Para resolver essa questão, usamos a Lei de Faraday e, principalmente, a Lei de Lenz. A Lei de Lenz diz que a corrente induzida em um circuito surge num sentido tal que o campo magnético por ela criado se opõe à variação do fluxo magnético que a gerou.

Na figura, o ímã está com o polo Norte ($N$) voltado para a espira (o solenoide). O ímã se move para a esquerda (velocidade $\vec{v}$) e a espira se move para a direita (também $\vec{v}$). Ou seja, os dois estão se afastando, e a corrente resultante $i$ está indicada no circuito com o campo induzido $\vec{B}$ apontando para a direita.

Como o polo Norte se afasta, o fluxo magnético através da espira diminui. Para se opor a essa diminuição (tentando "segurar" o ímã), a espira induz uma corrente $i$ cujo campo $\vec{B}$ aponta para a direita. Na prática, a face esquerda da espira se comporta como um polo Sul, atraindo o polo Norte que foge.

Procurando a configuração equivalente

O enunciado pede outra montagem que gere corrente no mesmo sentido. Para isso, o campo induzido $\vec{B}$ deve continuar apontando para a direita — ou seja, a face esquerda da espira deve seguir agindo como polo Sul.

Pela Lei de Lenz, há duas maneiras de fazer a face esquerda da espira virar polo Sul:

1. Afastar um polo Norte (a situação original).
2. Aproximar um polo Sul (a espira tenta repeli-lo criando um polo Sul de frente para ele, gerando campo para a direita).

Precisamos, então, de uma alternativa em que o polo Sul esteja voltado para a espira e ambos se aproximem.

Analisando as alternativas

Como o ímã está à esquerda e a espira à direita, para que se aproximem o ímã deve ir para a direita e a espira para a esquerda. E, para deixar o polo Sul de frente para a espira, a polaridade do ímã deve ser invertida.

Verificando a alternativa A — "mover a espira para a esquerda e o ímã para a direita com polaridade invertida":

• Polaridade invertida: o polo Sul passa a apontar para a espira.
• Espira à esquerda e ímã à direita: eles se aproximam.
• Resultado: ao aproximar um polo Sul, o fluxo aumenta; a espira reage criando um polo Sul na face esquerda para repeli-lo, o que exige campo induzido $\vec{B}$ para a direita — exatamente a mesma corrente $i$ da figura original.

As demais alternativas não preservam esse sentido: afastar um polo Sul (B e D) ou aproximar um polo Norte (E) fazem o campo induzido apontar para a esquerda, invertendo a corrente; e mover espira e ímã juntos, no mesmo sentido e velocidade (C), não varia o fluxo e não induz corrente alguma.