O que é a tensão de circuito aberto de uma placa fotovoltaica?

É a tensão máxima entre os terminais da placa quando não há corrente sendo drenada, ou seja, quando o circuito está aberto.

Como se calcula a resistência interna de um gerador não ideal?

A resistência interna pode ser calculada pela diferença entre a tensão de circuito aberto e a tensão de operação dividida pela corrente de operação: $r = \frac{V_{ab} - V_{op}}{I}$.

O que acontece com as tensões e resistências internas ao associar geradores em série?

As tensões (fem) se somam e as resistências internas também se somam ao associar geradores em série.

Por que é importante considerar a resistência interna ao dimensionar fontes para cargas?

Porque a resistência interna provoca queda de tensão quando há corrente, afetando a tensão efetiva entregue à carga.

Qual a diferença entre tensão de operação e tensão de circuito aberto em placas solares?

A tensão de operação é a tensão sob carga (quando há corrente), enquanto a de circuito aberto é a máxima tensão sem corrente.

Como se determina o número mínimo de placas solares em série para atingir uma tensão desejada?

Divide-se a tensão desejada pela tensão de operação de cada placa e arredonda-se para cima para obter o número mínimo de placas.

O que caracteriza um gerador não ideal?

Um gerador não ideal possui resistência interna, fazendo com que a tensão nos terminais caia quando fornece corrente à carga.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 119 — Em uma comunidade rural, os moradores utilizam uma bomba-d’água alimentada por 100 V de tensão contínua, podendo variar em até 5 V. Um eletrotécnico…

ENEM 2025 Questão 119

Fácil

Em uma comunidade rural, os moradores utilizam uma bomba-d’água alimentada por 100 V de tensão contínua, podendo variar em até 5 V. Um eletrotécnico pretende instalar placas fotovoltaicas para alimentar essa bomba. As placas são idênticas e cada uma apresenta tensão de operação igual a 34 V com corrente de 7,5 A. Além disso, cada placa apresenta 40 V de tensão elétrica, quando em circuito aberto. Assim, considerando que a placa descrita é um gerador não ideal, em circuito aberto ela pode ser representada conforme a figura:

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O eletrotécnico construiu um circuito que permite à bomba-d’água operar corretamente com o menor número possível de placas conectadas. Para isso, desenhou um diagrama no qual todas essas placas são representadas como um único gerador não ideal, com a especificação das correspondentes características elétricas.

O diagrama que representa o circuito construído pelo eletrotécnico é:

Resolução

Resposta correta: Letra B

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A questão aborda a associação de placas fotovoltaicas para alimentar uma bomba-d’água que opera em 100 V de tensão contínua. O aluno deve compreender conceitos de associação de geradores (fontes), diferença entre tensão de operação e tensão em circuito aberto, e como modelar um gerador real (não ideal) usando a representação de força eletromotriz (fem) e resistência interna. O raciocínio envolve: (1) identificar que cada placa tem tensão de operação de 34 V (com carga) e 40 V em circuito aberto; (2) calcular o menor número de placas em série para atingir pelo menos 100 V (100/34 ≈ 2,94, logo, 3 placas); (3) entender que, ao associar em série, as tensões se somam e as resistências internas também; (4) representar o conjunto como um único gerador não ideal, com fem igual à soma das fems individuais (3 × 40 V = 120 V) e resistência interna igual à soma das resistências internas das placas; (5) escolher o diagrama que mostra um gerador com fem de 120 V e resistência interna de 0,8 Ω × 3 = 2,4 Ω (calculada a partir da diferença entre tensão de circuito aberto e de operação: $r = \frac{40-34}{7,5} = 0,8\ \Omega$ por placa). Assim, a alternativa correta é a que representa um gerador não ideal de 120 V e 2,4 Ω.

Comentários por alternativa

A

A alternativa A está incorreta porque representa um gerador com valores de fem ou resistência interna incompatíveis com a associação correta das placas em série para atingir a tensão e corrente necessárias.
B

A alternativa B está correta pois mostra um gerador não ideal com fem de 120 V (3 × 40 V) e resistência interna de 2,4 Ω (3 × 0,8 Ω), exatamente como resulta da associação em série de três placas fotovoltaicas idênticas, garantindo a tensão de operação adequada para a bomba.
C

A alternativa C está errada porque apresenta valores de fem ou resistência interna que não correspondem à associação correta das placas, levando a uma tensão insuficiente ou resistência inadequada para alimentar a bomba.
D

A alternativa D está incorreta pois não representa corretamente a soma das tensões de circuito aberto ou das resistências internas das placas em série, resultando em um gerador que não atenderia à necessidade da bomba.
E

A alternativa E está errada porque os parâmetros elétricos do gerador representado não correspondem à associação mínima e correta das placas necessárias para fornecer a tensão e corrente exigidas pela bomba.

Flashcards

Perguntas pontuais sobre o tema desta questão. Toque no card para virar e use as setas para navegar.

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1. O que é a tensão de circuito aberto de uma placa fotovoltaica?: É a tensão máxima entre os terminais da placa quando não há corrente sendo drenada, ou seja, quando o circuito está aberto.
2. Como se calcula a resistência interna de um gerador não ideal?: A resistência interna pode ser calculada pela diferença entre a tensão de circuito aberto e a tensão de operação dividida pela corrente de operação: $r = \frac{V_{ab} - V_{op}}{I}$.
3. O que acontece com as tensões e resistências internas ao associar geradores em série?: As tensões (fem) se somam e as resistências internas também se somam ao associar geradores em série.
4. Por que é importante considerar a resistência interna ao dimensionar fontes para cargas?: Porque a resistência interna provoca queda de tensão quando há corrente, afetando a tensão efetiva entregue à carga.
5. Qual a diferença entre tensão de operação e tensão de circuito aberto em placas solares?: A tensão de operação é a tensão sob carga (quando há corrente), enquanto a de circuito aberto é a máxima tensão sem corrente.
6. Como se determina o número mínimo de placas solares em série para atingir uma tensão desejada?: Divide-se a tensão desejada pela tensão de operação de cada placa e arredonda-se para cima para obter o número mínimo de placas.
7. O que caracteriza um gerador não ideal?: Um gerador não ideal possui resistência interna, fazendo com que a tensão nos terminais caia quando fornece corrente à carga.

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