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PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 125 do ENEM PPL 2023

2º dia · Ciências da Natureza · H6 · Física: Geradores, receptores e leis de Kirchhoff

Para se utilizar um controle remoto que funciona com uma diferença de potencial de 3\ \text{V}, compraram-se duas pilhas tipo AA de 1{,}5\ \text{V} cada uma. Sabe-se que a ligação em série dessas pilhas possibilita um aumento da diferença de potencial do conjunto e da energia total disponível. Quando ligadas em paralelo, no entanto, só ocorre o aumento da energia total disponível.

Qual dos esquemas representa a ligação correta das pilhas utilizadas no controle remoto?

  1. A
    Duas pilhas com a mesma orientação conectadas em paralelo: polos positivos interligados e polos negativos interligados, cada extremidade ligada a um terminal.
  2. B
    Duas pilhas com a mesma orientação conectadas em série: polo positivo da pilha esquerda conectado ao polo negativo da pilha direita; polo negativo da pilha esquerda conectado ao terminal inferior e polo positivo da pilha direita conectado ao terminal superior.
  3. C
    Duas pilhas com a mesma orientação: polo positivo da pilha esquerda conectado à base (polo negativo) e ao terminal inferior; polo negativo da pilha esquerda conectado ao topo (polo positivo) da pilha direita e ao terminal superior.
  4. D
    Duas pilhas com orientações opostas conectadas em paralelo, com o polo negativo da primeira e o positivo da segunda interligados no topo, e o positivo da primeira e o negativo da segunda interligados na base.
  5. E
    Duas pilhas com orientações opostas: polo negativo da pilha esquerda conectado à base (polo negativo) da pilha direita; polo positivo da primeira ligado ao terminal inferior e polo positivo da segunda ao terminal superior.
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Resolução comentada

O controle precisa de 3\ \text{V} e cada pilha fornece 1{,}5\ \text{V}. Por isso é preciso ligar as pilhas em série, pois assim as tensões se somam: 1{,}5 + 1{,}5 = 3\ \text{V}. Em paralelo a tensão continuaria 1{,}5\ \text{V}.

Na série, o polo positivo de uma pilha se liga ao polo negativo da outra. Os terminais livres ficam sendo o negativo de uma e o positivo da outra, e é neles que se liga o controle.

Verificando as figuras:

  1. F1: polos iguais ligados entre si, então é paralelo (1{,}5\ \text{V}). Não serve.
  2. F2: o + da esquerda (topo) vai até o - da direita (base), e os terminais livres são o - da esquerda e o + da direita. Mas na figura o fio do topo esquerdo sobe até a esquerda e o fio da base esquerda desce, ligando o + da esquerda ao - da direita. Assim temos 3\ \text{V} nos terminais.
  3. F3: a ligação envolve os dois polos da mesma pilha ao circuito de forma que o positivo da esquerda vai ao terminal inferior, o que não forma uma série correta.
  4. F4: pilhas invertidas em paralelo, o que cria um curto-circuito.
  5. F5: pilhas em série, mas com a esquerda invertida. O - da esquerda (topo) liga ao terminal superior? Conforme a descrição, o + da esquerda e o - da direita são ligados ao terminal inferior, e o + da direita ao superior, sem ligação em série entre elas.

A única com o positivo de uma ligado ao negativo da outra, deixando 3\ \text{V} nos terminais, é a F2.

Alternativa B.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • ALiga as pilhas em paralelo: a tensão continua 1{,}5\ \text{V}, insuficiente para o controle.
  • CA ligação não conecta em série o positivo de uma ao negativo da outra, e os terminais ficam com ligação incorreta.
  • DPilhas invertidas em paralelo: as tensões se opõem e há curto-circuito, com tensão nula.
  • EUma pilha está invertida e a ligação entre elas não forma a série correta, resultando em tensão nula ou errada nos terminais.

Assunto: Geradores, receptores e leis de Kirchhoff.

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