Questão 112 do ENEM PPL 2021

Question

Baterias são dispositivos que acumulam energia e estão presentes em inúmeros aparelhos portáteis. Uma bateria ideal não possui resistência interna. Entretanto, baterias reais apresentam resistência interna disponibilizando uma tensão efetiva V inferior à sua tensão nominal \mathcal{E}, conforme a figura. Uma vez que se sabe o valor da tensão nominal da bateria, determina-se sua carga pelo conhecimento da corrente i enquanto está conectada a um circuito de resistência R, de tensão efetiva V, e da resistência interna r da bateria.

Esquema de uma bateria com força eletromotriz ℰ e resistência interna r em série, delimitadas por um retângulo tracejado identificado como Bateria.

De posse de um voltímetro V, de um amperímetro A e de uma resistência-teste R, a configuração adequada para avaliar a carga da bateria é:

A
B
C
D
E

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 112 do ENEM PPL 2021

2º dia · Ciências da Natureza · H5 · Física: Geradores, receptores e leis de Kirchhoff

Baterias são dispositivos que acumulam energia e estão presentes em inúmeros aparelhos portáteis. Uma bateria ideal não possui resistência interna. Entretanto, baterias reais apresentam resistência interna disponibilizando uma tensão efetiva V inferior à sua tensão nominal \mathcal{E}, conforme a figura. Uma vez que se sabe o valor da tensão nominal da bateria, determina-se sua carga pelo conhecimento da corrente i enquanto está conectada a um circuito de resistência R, de tensão efetiva V, e da resistência interna r da bateria.

Esquema de uma bateria com força eletromotriz ℰ e resistência interna r em série, delimitadas por um retângulo tracejado identificado como Bateria.

De posse de um voltímetro V, de um amperímetro A e de uma resistência-teste R, a configuração adequada para avaliar a carga da bateria é:

A
B
C
D
E

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Resolução comentada

Para avaliar a carga da bateria, precisamos medir a tensão efetiva V nos terminais da bateria e a corrente i que ela fornece a um resistor R. Com esses valores, V = \mathcal{E} - r\,i permite obter r e conhecer o estado da bateria.

Regras de ligação dos aparelhos:

O amperímetro mede a corrente que passa por ele, então deve ficar em série com R. Sua resistência é quase nula, e em paralelo causaria curto-circuito.
O voltímetro mede a diferença de potencial entre dois pontos, então deve ficar em paralelo com o que se quer medir. Sua resistência é muito alta, e em série bloquearia a corrente.

Na alternativa A, o voltímetro está ligado diretamente aos terminais da bateria, medindo V. O resistor R está em série com o amperímetro, e esse ramo está em paralelo com o voltímetro. Logo, o amperímetro mede a corrente i que sai da bateria e passa por R. Como o voltímetro ideal não desvia corrente, essa é a corrente total da bateria.

As demais ligações violam as regras: B e D põem o voltímetro em série (corrente praticamente nula), C põe o amperímetro em paralelo com a bateria (curto-circuito), e E põe o amperímetro em paralelo (curto).

Alternativa A.

Por que as outras alternativas estão erradas

Bo voltímetro está em série com o amperímetro, o que praticamente anula a corrente, e o amperímetro não mede a corrente em R.
Co amperímetro fica em paralelo com a bateria, causando curto-circuito, e o voltímetro fica em série com R.
Do voltímetro está em série no circuito, impedindo a passagem de corrente, e não mede a tensão da bateria.
Eo amperímetro está em paralelo com a bateria e com R, provocando curto-circuito, e não mede a corrente em R.

Assunto: Geradores, receptores e leis de Kirchhoff.

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