ENEM 2024 — Questão 116: Ciências da Natureza
Resposta: alternativa B
B
Para resolver essa questão, é fundamental entender o conceito de tensão e potência em circuitos elétricos.
Uma caixa decorativa utiliza duas pequenas lâmpadas, L1 (6 volts e 9 watts) e L2 (12 volts e 18 watts), ligadas em série a uma bateria de tensão VQR. Um fio resistivo QR, de 48 centímetros, está ligado em paralelo à bateria. Cinco pontos, A, B, C, D e E, dividem o fio QR em seis segmentos de comprimentos iguais. O circuito também tem um amperímetro com dois terminais. Um dos terminais (P) está ligado ao fio entre as duas lâmpadas. O outro terminal (S) está livre e será ligado ao fio QR. Dependendo do ponto em que esse terminal livre for conectado, ocorrerá a mudança na tensão à qual as lâmpadas são submetidas. Os demais fios do circuito têm resistências elétricas desprezíveis. A figura ilustra esse circuito.
Em qual desses pontos o amperímetro deve ser conectado para que as lâmpadas acendam exatamente segundo as especificações de tensão e potência elétricas fornecidas?
Resolução comentada da questão 116 do ENEM 2024
Resolução
Para resolver essa questão, é fundamental entender o conceito de tensão e potência em circuitos elétricos. As lâmpadas L1 e L2 têm especificações de tensão e potência que precisam ser respeitadas para que funcionem corretamente. L1 opera a 6 volts e 9 watts, enquanto L2 opera a 12 volts e 18 watts. Quando conectadas em série, a tensão total fornecida pela bateria deve ser suficiente para que ambas as lâmpadas acendam com suas respectivas potências.
Em um circuito em série, a tensão total é a soma das tensões em cada componente. Portanto, a tensão total necessária para acender as lâmpadas L1 e L2 é de 6V + 12V = 18V. O amperímetro deve ser conectado em um ponto que permita que a tensão total aplicada às lâmpadas seja exatamente essa. Ao conectar o terminal livre do amperímetro no ponto B, a tensão que chega às lâmpadas será a ideal, pois esse ponto está posicionado de forma que a tensão total se distribua corretamente entre L1 e L2, garantindo que ambas funcionem conforme suas especificações.
Por que as outras alternativas estão erradas
(A) O ponto A está antes da lâmpada L1, o que significa que a tensão medida não incluirá a tensão necessária para L2. Assim, as lâmpadas não acenderão conforme as especificações.
(B) Esta é a alternativa correta — ver acima.
(C) O ponto C está entre as lâmpadas, mas a tensão medida não será suficiente para garantir que ambas acendam corretamente. A lâmpada L2 não receberá a tensão total necessária.
(D) O ponto D está após a lâmpada L2, o que significa que a tensão medida será menor do que a necessária para acender L1 e L2. Portanto, as lâmpadas não funcionarão conforme esperado.
(E) O ponto E está no final do circuito, onde a tensão já terá sido dissipada pelas lâmpadas. Assim, a tensão medida será insuficiente para que as lâmpadas acendam de acordo com suas especificações.
Conceito-chave para revisar
A questão testa o entendimento sobre circuitos elétricos em série e paralelo, especialmente em relação à distribuição de tensão e potência. Para aprofundar, é recomendável revisar conceitos de circuitos elétricos, leis de Ohm e a relação entre tensão, corrente e resistência.
Quer praticar com explicações personalizadas em IA?
Nossa IA explica cada questão no seu nível e adapta o estudo ao que você mais precisa melhorar.