Questão 79 do ENEM 2013

Question

Um circuito em série é formado por uma pilha, uma lâmpada incandescente e uma chave interruptora. Ao se ligar a chave, a lâmpada acende quase instantaneamente, irradiando calor e luz. Popularmente, associa-se o fenômeno da irradiação de energia a um desgaste da corrente elétrica, ao atravessar o filamento da lâmpada, e à rapidez com que a lâmpada começa a brilhar. Essa explicação está em desacordo com o modelo clássico de corrente.

De acordo com o modelo mencionado, o fato de a lâmpada acender quase instantaneamente está relacionado à rapidez com que

A
o fluido elétrico se desloca no circuito.
B
as cargas negativas móveis atravessam o circuito.
C
a bateria libera cargas móveis para o filamento da lâmpada.
D
o campo elétrico se estabelece em todos os pontos do circuito.
E
as cargas positivas e negativas se chocam no filamento da lâmpada.

Answer 1

PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS

Questão 79 do ENEM 2013

1º dia · Ciências da Natureza · H3 · Física: Campo elétrico

Um circuito em série é formado por uma pilha, uma lâmpada incandescente e uma chave interruptora. Ao se ligar a chave, a lâmpada acende quase instantaneamente, irradiando calor e luz. Popularmente, associa-se o fenômeno da irradiação de energia a um desgaste da corrente elétrica, ao atravessar o filamento da lâmpada, e à rapidez com que a lâmpada começa a brilhar. Essa explicação está em desacordo com o modelo clássico de corrente.

De acordo com o modelo mencionado, o fato de a lâmpada acender quase instantaneamente está relacionado à rapidez com que

A
o fluido elétrico se desloca no circuito.
B
as cargas negativas móveis atravessam o circuito.
C
a bateria libera cargas móveis para o filamento da lâmpada.
D
o campo elétrico se estabelece em todos os pontos do circuito.
E
as cargas positivas e negativas se chocam no filamento da lâmpada.

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Resolução comentada

No modelo clássico de corrente, os elétrons livres do fio se movem com velocidade de deriva muito pequena, da ordem de fração de milímetro por segundo. Se a lâmpada só acendesse quando os elétrons saíssem da pilha e chegassem ao filamento, levaria muito tempo. Não é o que acontece.

O que ocorre é o seguinte:

Ao fechar a chave, a pilha estabelece uma diferença de potencial no circuito.
Essa diferença de potencial cria um campo elétrico dentro do fio, que se propaga a uma velocidade próxima à da luz, quase 3\times10^{8}\ \text{m/s}.
O campo atua ao mesmo tempo sobre os elétrons livres que já existem em todo o condutor, inclusive no filamento, e todos passam a se mover quase instantaneamente.
No filamento, os elétrons colidem com os átomos da rede, e a energia é dissipada como calor e luz.

Portanto, a lâmpada acende quase instantaneamente porque o campo elétrico se estabelece rapidamente em todos os pontos do circuito. Não é a rapidez do deslocamento das cargas que explica o fenômeno.

Alternativa D.

Pegadinha: A alternativa B engana porque leva a crer que a velocidade dos elétrons é alta, quando o que é rápido é a propagação do campo elétrico.

Por que as outras alternativas estão erradas

A'fluido elétrico' não faz parte do modelo clássico atual, e a rapidez do acendimento não vem de um fluido que se desloca.
Bos elétrons têm velocidade de deriva muito baixa, então não é a rapidez com que atravessam o circuito que explica o acendimento.
Ca bateria não precisa enviar cargas ao filamento, pois ele já possui elétrons livres que são postos em movimento pelo campo.
Enão há choque entre cargas positivas e negativas móveis; as colisões dos elétrons com a rede explicam o aquecimento, não a rapidez.

Assuntos: Campo elétrico, Corrente elétrica.

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