O que acontece com a força eletromotriz total quando uma pilha em série é invertida?

A f.e.m. da pilha invertida passa a subtrair das demais, reduzindo a f.e.m. total do conjunto.

Como se calcula a resistência de uma lâmpada a partir de sua potência e tensão nominais?

Usa-se $R = \frac{V^2}{P}$, onde V é a tensão e P a potência da lâmpada.

O que é resistência interna de uma pilha e como ela afeta o circuito?

É a resistência oferecida pelo próprio material da pilha à passagem de corrente, somando-se à resistência externa e reduzindo a corrente total.

Como se calcula a corrente em um circuito com várias resistências em série?

Soma-se todas as resistências para obter a resistência total e usa-se $I = \frac{U}{R_{\text{total}}}$.

Qual é o efeito de associar pilhas em série corretamente?

As f.e.m.s se somam, aumentando a tensão total disponível para o circuito.

Por que a corrente diminui ao inverter uma pilha em um arranjo em série?

Porque a f.e.m. total diminui, já que a pilha invertida passa a se opor às outras, reduzindo a tensão efetiva.

O que significa f.e.m. (força eletromotriz) de uma pilha?

É a diferença de potencial máxima que a pilha pode fornecer quando não há corrente circulando no circuito.

Ciências da Natureza e suas Tecnologias

Questão 119 — Uma lanterna funciona com três pilhas de resistência interna igual a $0{,}5\ \Omega$ cada, ligadas em série. Quando posicionadas corretamente, devem…

ENEM 2022 Questão 119

Uma lanterna funciona com três pilhas de resistência interna igual a $0{,}5\ \Omega$ cada, ligadas em série. Quando posicionadas corretamente, devem acender a lâmpada incandescente de especificações 4,5 W e 4,5 V. Cada pilha na posição correta gera uma f.e.m. (força eletromotriz) de 1,5 V. Uma pessoa, ao trocar as pilhas da lanterna, comete o equívoco de inverter a posição de uma das pilhas. Considere que as pilhas mantêm contato independentemente da posição.

Com esse equívoco, qual é a intensidade de corrente que passa pela lâmpada ao se ligar a lanterna?

Resolução

Resposta correta: Letra A — 0,25 A

Esta questão aborda circuitos elétricos, especificamente o efeito da inversão de uma pilha em um arranjo de pilhas em série alimentando uma lâmpada. Os conceitos principais são força eletromotriz (f.e.m.), resistência interna das pilhas, associação em série, diferença de potencial e cálculo de corrente elétrica pela Lei de Ohm. Inicialmente, com as três pilhas corretamente posicionadas, as f.e.m.s se somam: 1,5 V + 1,5 V + 1,5 V = 4,5 V. Se uma pilha é invertida, sua f.e.m. se opõe às outras: 1,5 V + 1,5 V - 1,5 V = 1,5 V. A resistência total do circuito é a soma das resistências internas das pilhas (0,5 Ω cada, totalizando 1,5 Ω) mais a resistência da lâmpada. A potência e a tensão da lâmpada permitem calcular sua resistência: $P = \frac{V^2}{R} \Rightarrow R = \frac{V^2}{P} = \frac{4,5^2}{4,5} = 4,5\ \Omega$. Assim, a resistência total é $1,5\ \Omega + 4,5\ \Omega = 6,0\ \Omega$. A corrente é $I = \frac{\text{f.e.m. total}}{R_{\text{total}}} = \frac{1,5}{6,0} = 0,25\ \text{A}$. Portanto, a alternativa correta é a letra A.

Comentários por alternativa

A 0,25 A

Alternativa A está correta, pois ao inverter uma pilha, a f.e.m. total do conjunto passa a ser 1,5 V, e a resistência total é 6,0 Ω, resultando em uma corrente de 0,25 A.
B 0,33 A

Alternativa B está incorreta; corresponde a um cálculo errado da corrente, provavelmente desconsiderando a resistência interna das pilhas ou a inversão da f.e.m.
C 0,75 A

Alternativa C está errada, pois considera uma corrente muito maior do que a real, o que só ocorreria se todas as pilhas estivessem corretamente orientadas e/ou se ignorasse a resistência interna.
D 1,00 A

Alternativa D está incorreta, pois 1,00 A seria impossível com a f.e.m. reduzida e a resistência total do circuito.
E 1,33 A

Alternativa E está errada, pois 1,33 A só seria possível com uma tensão e/ou resistência muito diferentes das dadas no problema.

Flashcards

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1. O que acontece com a força eletromotriz total quando uma pilha em série é invertida?: A f.e.m. da pilha invertida passa a subtrair das demais, reduzindo a f.e.m. total do conjunto.
2. Como se calcula a resistência de uma lâmpada a partir de sua potência e tensão nominais?: Usa-se $R = \frac{V^2}{P}$, onde V é a tensão e P a potência da lâmpada.
3. O que é resistência interna de uma pilha e como ela afeta o circuito?: É a resistência oferecida pelo próprio material da pilha à passagem de corrente, somando-se à resistência externa e reduzindo a corrente total.
4. Como se calcula a corrente em um circuito com várias resistências em série?: Soma-se todas as resistências para obter a resistência total e usa-se $I = \frac{U}{R_{\text{total}}}$.
5. Qual é o efeito de associar pilhas em série corretamente?: As f.e.m.s se somam, aumentando a tensão total disponível para o circuito.
6. Por que a corrente diminui ao inverter uma pilha em um arranjo em série?: Porque a f.e.m. total diminui, já que a pilha invertida passa a se opor às outras, reduzindo a tensão efetiva.
7. O que significa f.e.m. (força eletromotriz) de uma pilha?: É a diferença de potencial máxima que a pilha pode fornecer quando não há corrente circulando no circuito.

Questão 119 — Uma lanterna funciona com três pilhas de resistência interna igual a $0{,}5\ \Omega$ cada, ligadas em série. Quando posicionadas corretamente, devem…

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