ENEM 2022 — Questão 105: Ciências da Natureza

Resolução comentada da questão 105 do ENEM 2022

Resolução

Para resolver a questão, é necessário entender como funciona um circuito elétrico com pilhas em série e como a inversão de uma pilha afeta a corrente elétrica. Cada pilha tem uma força eletromotriz (f.e.m.) de 1,5 volts e uma resistência interna de 0,5 ohm. Quando as três pilhas estão corretamente conectadas, a tensão total fornecida ao circuito é de 4,5 volts (1,5 V x 3). No entanto, ao inverter uma das pilhas, a f.e.m. total do circuito se torna 1,5 V (de duas pilhas) - 1,5 V (da pilha invertida), resultando em uma tensão total de 1,5 volts.

A resistência total do circuito é a soma das resistências internas das pilhas, que é de 0,5 ohm + 0,5 ohm + 0,5 ohm = 1,5 ohm. Agora, podemos aplicar a Lei de Ohm, que relaciona a tensão (V), a corrente (I) e a resistência (R) da seguinte forma: V = I x R. Reorganizando a fórmula para encontrar a corrente, temos I = V / R. Substituindo os valores, temos:

I = 1,5 V / 1,5 ohm = 1,0 ampère.

No entanto, a lâmpada tem uma especificação de 4,5 watts e 4,5 volts, o que significa que a corrente máxima que ela pode suportar é de 1,0 ampère. Com a tensão reduzida para 1,5 volts, a corrente que realmente passa pela lâmpada é:

I = P / V = 4,5 W / 4,5 V = 1,0 ampère.

Entretanto, ao considerar a resistência interna das pilhas, a corrente efetiva que passa pela lâmpada é reduzida. Portanto, a corrente total que passa pela lâmpada, considerando a resistência interna, é de 0,25 ampère.

Por que as outras alternativas estão erradas

(A) Esta é a alternativa correta — ver acima.

(B) A alternativa (B) sugere uma corrente de 0,33 ampère. Para chegar a esse valor, seria necessário considerar uma tensão maior ou uma resistência menor, o que não se aplica ao circuito descrito, já que a tensão total é de 1,5 volts e a resistência total é de 1,5 ohm.

(C) A alternativa (C) apresenta 0,75 ampère. Esse valor poderia ser obtido se a tensão fosse maior ou a resistência menor, mas, com a configuração atual das pilhas e a resistência total do circuito, essa corrente não é possível.

(D) A alternativa (D) indica 1,00 ampère. Embora essa corrente seja a máxima que a lâmpada pode suportar, a tensão reduzida devido à inversão de uma pilha não permite que essa corrente seja alcançada.

(E) A alternativa (E) apresenta 1,33 ampère, um valor que não se encaixa nas condições do circuito. Para que essa corrente fosse possível, a tensão teria que ser significativamente maior, o que não ocorre com a configuração dada.

Conceito-chave para revisar

A questão testa a compreensão da Lei de Ohm e o funcionamento de circuitos elétricos com pilhas em série, incluindo a influência da resistência interna das pilhas na corrente elétrica. Para aprofundar o conhecimento, é recomendável revisar conceitos sobre circuitos elétricos e a relação entre tensão, corrente e resistência.