Questão 81 do ENEM 2010 — Ciências da Natureza

O funcionamento do dínamo de uma bicicleta baseia-se no princípio da indução eletromagnética, descoberto por Michael Faraday. O objetivo desse dispositivo é transformar energia mecânica (o movimento da roda da bicicleta) em energia elétrica (para acender a lâmpada).

A Lei de Faraday da Indução

De acordo com a Lei de Faraday, uma força eletromotriz (f.e.m.), denotada por $\varepsilon$, é induzida em um circuito sempre que ocorre uma variação do fluxo magnético ($\Phi$) que atravessa a área desse circuito ao longo do tempo ($\Delta t$). Matematicamente, isso é expresso por:

$\varepsilon = - \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$

O fluxo magnético $\Phi$, por sua vez, depende da intensidade do campo magnético ($B$), da área da espira/bobina ($A$) e do ângulo ($\theta$) entre o campo magnético e a normal à superfície da espira:

$\Phi = B \cdot A \cdot \cos(\theta)$

O que acontece no dínamo?

Dentro do dínamo, temos um ímã e uma bobina (um fio enrolado várias vezes, formando um circuito fechado). Quando o pneu da bicicleta gira, ele faz girar o eixo do dínamo. Esse movimento mecânico provoca a rotação do ímã em relação à bobina (ou vice-versa).

Ao girar, a posição dos polos do ímã muda constantemente, o que faz com que o campo magnético que atravessa a bobina varie continuamente ao longo do tempo. É exatamente essa variação do campo magnético (e, consequentemente, a variação do fluxo magnético) que induz uma corrente elétrica no circuito fechado da bobina, fazendo a lâmpada acender.

Analisando as alternativas

• A) Incorreta. Embora uma corrente elétrica gere um campo magnético (princípio do eletromagnetismo de Oersted), isso não explica como a energia elétrica é gerada a partir do movimento no dínamo.
• B) Incorreta. Apenas estar imersa em um campo magnético não é suficiente. Se não houver movimento relativo (ou seja, se não houver variação), não haverá corrente induzida.
• C) Incorreta. O conceito de "atrito com o campo magnético" não existe na física.
• D) Incorreta. Assim como na alternativa B, a mera presença do campo magnético não gera corrente; é necessária a sua variação.
• E) Correta. A corrente elétrica é induzida no circuito fechado da bobina justamente porque o movimento mecânico provoca uma variação do campo magnético através dela.

Portanto, o princípio de funcionamento é explicado pela variação do campo magnético gerando corrente elétrica.