O fogão por indução funciona a partir do surgimento de uma corrente…

O fogão por indução funciona a partir do surgimento de uma corrente elétrica induzida no fundo da panela, com consequente transformação de energia elétrica em calor por efeito Joule. A principal vantagem desses fogões é a eficiência energética, que é substancialmente maior que a dos fogões convencionais. A corrente elétrica mencionada é induzida por

GABARITO: D

O funcionamento do fogão por indução é uma aplicação direta das leis do eletromagnetismo, especificamente da Lei de Faraday-Lenz. O processo de aquecimento ocorre através das seguintes etapas:

1. No interior do fogão, logo abaixo da superfície vitrocerâmica, existe uma bobina de cobre que é alimentada por uma corrente elétrica alternada (AC).
2. De acordo com a Lei de Ampère, a corrente alternada na bobina gera um campo magnético que também varia no tempo ($B(t)$).
3. As linhas desse campo magnético variável atravessam o fundo da panela (que deve ser de material condutor e, preferencialmente, ferromagnético), provocando uma variação do fluxo magnético ($\Delta \Phi_B$) através do metal.
4. Segundo a Lei de Faraday, essa variação de fluxo induz uma força eletromotriz ($\mathcal{E} = -\Delta \Phi_B / \Delta t$) no fundo da panela.
5. Essa força eletromotriz gera correntes elétricas induzidas, chamadas de correntes de Foucault (ou correntes parasitas), que circulam no material condutor.
6. Devido à resistência elétrica do fundo da panela, a energia cinética dos portadores de carga é convertida em energia térmica via efeito Joule ($P = R \cdot i^2$), aquecendo o recipiente e, consequentemente, o alimento.

Análise das alternativas:

• Incorreta. O aluno associa o aquecimento à radiação térmica infravermelha de fogões elétricos comuns ou micro-ondas. Operação errada: o aluno tenta calcular a potência usando a Lei de Stefan-Boltzmann $P = \sigma \cdot A \cdot T^4$, o que implicaria que a superfície do fogão deveria estar em altíssima temperatura para transferir calor, o que não ocorre na indução.
• Incorreta. O aluno supõe que o calor é gerado no fogão e transferido por contato. Operação errada: o aluno aplica a lei de condução térmica de Fourier $Q = k \cdot A \cdot (T_f - T_p) / L$, ignorando que a superfície vitrocerâmica é um isolante e permanece fria, não havendo gradiente térmico de baixo para cima inicialmente.
• Incorreta. O aluno confunde a natureza do campo indutor. Embora campos elétricos e magnéticos coexistam em ondas eletromagnéticas, a indução em metais maciços é descrita macroscopiamente pela variação do campo magnético. Operação errada: o aluno utiliza a densidade de corrente de deslocamento de Maxwell $J_d = \epsilon_0 \cdot \partial E / \partial t$ como fonte da corrente, em vez da Lei de Faraday baseada no fluxo magnético.
• Correta. Como demonstrado, a variação do campo magnético gerado pela bobina é a causa necessária para a indução da corrente de Foucault no fundo da panela.
• Incorreta. O aluno utiliza um termo complexo de comunicação sem entender o processo físico. Operação errada: o aluno tenta igualar as frequências naturais de vibração do material da panela com a frequência da rede elétrica usando a fórmula $f = 1 / (2\pi \sqrt{LC})$, supondo erroneamente que o aquecimento depende de uma sintonia específica de circuito ressonante entre o fogão e a carga.