Atividades de Geradores e Receptores para a 3ª série do Ensino Médio com gabarito

Quando trabalho Geradores e Receptores com a 3ª série, procuro aproximar os conceitos dos sistemas que os estudantes reconhecem: uma fonte de energia, um circuito, aparelhos que recebem energia elétrica e situações de geração e transmissão. Nem sempre a dificuldade está em decorar uma fórmula. Muitas vezes, é preciso identificar o que cada grandeza representa, acompanhar as unidades e interpretar o que muda no circuito.

Por isso, organizo a revisão em etapas: começo por potência e energia, avanço para circuitos e perdas e, então, retomo a indução eletromagnética e as funções de equipamentos de proteção. A sequência de questões abaixo permite diagnosticar esses pontos e discutir os caminhos de resolução, sem transformar o gabarito em uma lista de letras.

O que o aluno de 3ª série precisa saber sobre Geradores e Receptores

Para estudar Geradores e Receptores na 3ª série, o aluno precisa compreender como a energia é convertida e transferida em circuitos. Um gerador transforma outra forma de energia em energia elétrica e pode alimentar um circuito; um receptor, como um aparelho elétrico, recebe energia elétrica e a converte em outras formas. Na análise quantitativa, é importante relacionar tensão, corrente, resistência, potência e energia: a Lei de Ohm ajuda a encontrar a corrente, enquanto potência e tempo permitem calcular a energia consumida ou fornecida. Também se deve reconhecer o papel da resistência interna de uma fonte e calcular a potência dissipada em resistores ou linhas. Em situações de geração solar, entram eficiência, irradiância e tempo de insolação. Já na indução, a Lei de Lenz determina que a corrente induzida se opõe à variação do fluxo magnético. Por fim, identificar equipamentos de proteção evita confundir funções distintas, como as de para-raios, fusíveis e transformadores.

O que ele precisa saber antes

Antes de aplicar as questões, vale verificar se a turma está segura nos pré-requisitos usados nelas. Para a parte de indução, são necessários o conceito de fluxo magnético em uma espira e a regra da mão direita. Em circuitos, entram Lei de Ohm, cálculo de corrente, associação de resistores em paralelo e cálculo de potência elétrica. Para os problemas de energia, os estudantes precisam relacionar potência e tempo e converter Wh para kWh. Nas questões de painéis solares, também é necessário compreender eficiência e interpretar irradiância por área. São conteúdos que podem ser retomados rapidamente no quadro, com um exemplo curto antes da atividade.

Onde os alunos mais erram

Na questão de indução, um erro típico é confundir o campo externo com o campo induzido. O sentido não se escolhe olhando apenas para a orientação do campo existente: é preciso observar que o fluxo está aumentando e aplicar a Lei de Lenz. O distrator A representa essa troca de sentidos. Na prática, eu peço que a turma escreva primeiro qual campo a espira deve produzir e só depois use a regra da mão direita para determinar a corrente.

Nos cálculos, aparecem dificuldades diferentes, mas relacionadas: aplicar incorretamente a resistência equivalente, não considerar a resistência interna, confundir potência com energia ou misturar Wh e kWh. Os distratores das questões de potência e energia ajudam a localizar a etapa que falhou. Já na transmissão, um valor incorreto da corrente afeta diretamente a potência dissipada, pois a relação envolve o quadrado da corrente. Nas questões conceituais, como a de para-raios, o cuidado é não atribuir a um equipamento a função de outro: transformadores e fusíveis têm usos importantes, mas não substituem a proteção contra descargas atmosféricas.

Como trabalhar em sala

• Faça um mapa de conversões: peça que a turma desenhe uma sequência simples entre fonte, circuito e aparelho. Em cada trecho, os alunos indicam a forma de energia envolvida e dão um exemplo cotidiano.
• Use estimativas antes das contas: antes de resolver, convide a turma a prever se o resultado será maior ou menor. Depois, compare a estimativa com o cálculo e confira unidades.
• Separe os dados do problema: em duplas, os estudantes podem registrar dados, incógnita e fórmula em três linhas. Essa rotina ajuda especialmente em questões com várias etapas, como potência e perdas na transmissão.
• Desenhe o sentido dos campos: para a Lei de Lenz, represente o fluxo externo e sua variação com setas. A turma determina o campo induzido e, por último, o sentido da corrente, sem pular etapas.
• Explore equipamentos conhecidos: apresente imagens ou nomes de para-raios, fusíveis e transformadores e peça que os grupos descrevam a função de cada um. Não é necessário usar equipamentos energizados ou materiais caros.

Questões prontas de Geradores e Receptores para a 3ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

As questões a seguir podem ser usadas como atividade de revisão, avaliação formativa ou ponto de partida para uma correção coletiva. Nas alternativas incorretas, explicito o raciocínio que não fecha com os dados ou com o conceito. Assim, você consegue aproveitar o comentário para retomar a habilidade específica, e não apenas informar a resposta.

1. Sentido da corrente induzida

Uma espira circular está fixa ao redor do eixo de um solenoide cujo campo magnético axial, apontando para dentro do plano da página (longe do observador), aumenta com o tempo. Vista de cima, determine a direção da corrente elétrica induzida na espira enquanto o campo aumenta.

• ❌ A) A corrente é horária, pois o campo magnético se opõe à corrente. A corrente deve produzir campo para fora da página, oposto ao aumento do fluxo para dentro. O sentido horário produziria campo para dentro.
• ✅ B) Anti-horária. Pela Lei de Lenz, o campo induzido se opõe ao aumento do fluxo para dentro da página. A regra da mão direita associa campo para fora a corrente anti-horária.
• ❌ C) Não ocorre corrente induzida, pois o campo é constante. O enunciado informa que o campo aumenta; portanto, há variação de fluxo magnético.
• ❌ D) A corrente é perpendicular ao campo magnético. Essa relação não determina o sentido da corrente na espira. É preciso obter o campo induzido e usar a regra da mão direita.
• ❌ E) A corrente induzida é vencida pela resistência da espira. A resistência influencia a intensidade da corrente, mas não elimina por si só a indução em um circuito fechado.

Gabarito: B. A sequência segura é identificar a variação do fluxo, determinar o campo que se opõe a ela e só então encontrar o sentido da corrente.

2. Potência média em resistores em paralelo

Uma fonte senoidal tem amplitude E_m = 100 V, tensão eficaz E_rms ≈ 70,71 V e resistência interna r = 1,2 Ω. Ela alimenta em paralelo R₁ = 50 Ω e R₂ = 100 Ω. Calcule as potências médias dissipadas nos resistores. Use R_eq = (R₁·R₂)/(R₁+R₂), I_rms = E_rms/(R_eq+r) e P_i = V_load²/R_i.

• ✅ A) P₁ ≈ 93,2 W; P₂ ≈ 46,6 W. A resistência equivalente é 33,33 Ω, a corrente é aproximadamente 2,05 A e a tensão na carga é 68,25 V. Aplicando P = V²/R, obtêm-se os valores indicados.
• ❌ B) P₁ ≈ 20 W; P₂ ≈ 10 W. Esses valores não resultam da tensão calculada na carga e subestimam as potências.
• ❌ C) P₁ ≈ 50 W; P₂ ≈ 25 W. A proporção entre as potências está correta, mas os valores não correspondem à tensão eficaz aplicada aos resistores.
• ❌ D) P₁ ≈ 80 W; P₂ ≈ 40 W. O resultado indica erro no cálculo da resistência equivalente ou da tensão na carga.
• ❌ E) P₁ ≈ 100 W; P₂ ≈ 50 W. Esses valores se aproximam de um cálculo que não considera corretamente a queda associada à resistência interna.

Gabarito: A. Calcule primeiro a associação em paralelo, depois a corrente total e a tensão nos resistores; só então determine cada potência.

3. Área mínima de painéis solares

Para suprir uma demanda diária de energia E_req = 9,0 kWh, instalam-se painéis solares com eficiência η = 15%, irradiância média G = 600 W/m² e insolação útil t = 5,0 h/dia. Usando P_área = G·η e E_área = P_área·t, calcule a área mínima necessária.

• ❌ A) 10 m². Esse resultado corresponde a considerar eficiência de 30%, o dobro da eficiência fornecida.
• ❌ B) 3 m². Ignora a eficiência dos painéis e, por isso, superestima a energia produzida por cada metro quadrado.
• ❌ C) 40 m². A área fica dobrada em relação ao resultado porque esse valor implicaria eficiência ou insolação pela metade dos dados.
• ❌ D) 15 m². Não corresponde à energia por área obtida com 90 W/m² durante cinco horas; há erro de cálculo ou de conversão.
• ✅ E) 20 m². A potência por metro quadrado é 600 × 0,15 = 90 W/m². Em cinco horas, cada metro quadrado gera 450 Wh, ou 0,45 kWh. Assim, 9,0 ÷ 0,45 = 20 m².

Gabarito: E. A eficiência reduz a potência aproveitada, e a conversão entre Wh e kWh deve ser mantida consistente.

4. Corrente e perdas em uma linha de transmissão

Uma usina deve entregar P_load = 150 kW a 25,0 km de distância, usando tensão de transmissão V = 6,00 kV. A linha tem resistência de 0,080 Ω/km. Calcule a corrente, a potência dissipada na linha e a porcentagem dessa perda em relação à potência gerada. Use I = P_load/V e P_loss = I²·R_linha.

• ❌ A) I = 15,0 A; perda = 0,60 kW; 0,40%. A corrente não resulta de 150 kW divididos por 6,00 kV, então as perdas calculadas a partir dela também ficam incorretas.
• ❌ B) I = 50,0 A; perda = 5,00 kW; 3,33%. Esse valor de corrente é alto demais para os dados de potência e tensão do enunciado.
• ❌ C) I = 30,0 A; perda = 3,00 kW; 2,0%. A corrente não respeita I = P/V; por isso, o cálculo da perda também não procede.
• ❌ D) I = 20,0 A; perda = 0,80 kW; 0,53%. A resistência da linha é 25 × 0,080 = 2,00 Ω, e não o valor implícito nessa alternativa.
• ✅ E) I = 25,0 A; perda = 1,25 kW; aproximadamente 0,83%. A resistência total é 2,00 Ω. Então, I = 150000/6000 = 25 A e P_loss = 25² × 2 = 1250 W. Comparada à potência gerada, a perda é aproximadamente 0,83%.

Gabarito: E. Vale conferir cada etapa: resistência da linha, corrente, potência dissipada e percentual.

5. Energia diária produzida por um painel

Uma cidade utiliza um painel solar que produz 300 W durante 5 horas em um dia. Qual é a energia total gerada em um dia, em kWh?

• ❌ A) 1 kWh. A multiplicação de 300 W por 5 h resulta em 1500 Wh, que é maior que 1 kWh.
• ✅ B) 1,5 kWh. E = P·t = 300 × 5 = 1500 Wh = 1,5 kWh.
• ❌ C) 2 kWh. Esse valor supera o produto da potência pelo tempo informado.
• ❌ D) 3 kWh. Não corresponde à conversão de 1500 Wh para kWh.
• ❌ E) 0,5 kWh. Esse resultado é inferior à energia calculada a partir dos dados de potência e tempo.

Gabarito: B. Primeiro multiplique potência por tempo; depois converta Wh para kWh dividindo por mil.

6. Corrente em um resistor

Durante um experimento, foi medida a resistência de um resistor: 20 Ω. Se a tensão aplicada for 60 V, qual corrente passa pelo resistor?

• ❌ A) 2,5 A. Pela Lei de Ohm, a divisão correta é 60/20, que resulta em 3 A.
• ✅ B) 3 A. Aplicando I = V/R, temos I = 60 V/20 Ω = 3 A.
• ❌ C) 1,2 A. Esse valor não é o quociente entre a tensão e a resistência indicadas.
• ❌ D) 1,5 A. A corrente seria maior: o cálculo da Lei de Ohm fornece 3 A.
• ❌ E) 4 A. Esse resultado também não satisfaz a relação V = R·I para os valores fornecidos.

Gabarito: B. Uma forma de conferir é substituir: 20 Ω × 3 A = 60 V.

7. Energia fornecida por um gerador

Um gerador elétrico pode fornecer energia a uma residência. Se tem potência de 500 W e é utilizado por 4 horas, qual é a energia total gerada em kWh?

• ❌ A) 1 kWh. O produto da potência pelo tempo resulta em 2000 Wh, ou 2 kWh.
• ✅ B) 2 kWh. E = 500 W × 4 h = 2000 Wh = 2 kWh.
• ❌ C) 3 kWh. Esse valor é maior que a energia obtida com os dados apresentados.
• ❌ D) 0,5 kWh. A conversão de 2000 Wh não corresponde a meio kWh.
• ❌ E) 2,5 kWh. Esse resultado não é o produto de 500 W por quatro horas.

Gabarito: B. A potência informa a energia por unidade de tempo; para obter a energia total, é necessário considerar as quatro horas de funcionamento.

8. Proteção contra descargas atmosféricas

Durante uma tempestade, um raio atingiu uma torre de energia e causou uma interrupção. Qual é a principal tecnologia que pode evitar danos em sistemas elétricos?

• ❌ A) Transformadores. Eles alteram níveis de tensão em sistemas elétricos, mas não têm como função principal desviar descargas atmosféricas para o solo.
• ✅ B) Para-raios. Eles oferecem um caminho para conduzir a descarga elétrica ao solo, ajudando a proteger estruturas e instalações.
• ❌ C) Geradores. Produzem energia elétrica, mas não são dispositivos destinados a evitar danos causados por raios.
• ❌ D) Receptores. São equipamentos que recebem energia elétrica e a convertem; não exercem a função de proteção contra descargas.
• ❌ E) Fusíveis. Podem interromper circuitos em situações de sobrecorrente, mas não substituem o sistema de proteção contra descargas atmosféricas.

Gabarito: B. A questão trabalha a função específica dos equipamentos. É importante não confundir proteção contra raios com proteção contra sobrecargas.

Fechamento: transforme a revisão em avaliação

Com as respostas em mãos, você pode agrupar a correção por tema: indução, Lei de Ohm, potência e energia, geração solar e proteção elétrica. Assim, fica mais fácil decidir se a turma precisa de uma retomada conceitual, de treino com unidades ou de problemas com mais etapas. Para ampliar o trabalho, consulte também as questões da habilidade EM13CNT107, as questões da habilidade EM13CNT308 e as questões da habilidade EM13CNT106.

Você também pode adaptar a seleção e montar uma avaliação no gerador de provas do GeraProva. Se ainda não tem acesso, faça seu cadastro grátis para explorar a plataforma.

Use as questões como ponto de partida e ajuste a aplicação ao ritmo e aos objetivos da sua turma. O GeraProva pode ajudar na preparação, mas a escolha final do que avaliar continua com você.