Atividades de Geradores e Receptores para o ENEM com gabarito

Quando trabalho Geradores e Receptores com foco no ENEM, procuro aproximar as equações do que elas descrevem: transformação de energia, corrente, tensão e potência em circuitos. Na prática, a dificuldade nem sempre está em decorar uma fórmula; muitas vezes, está em identificar quais grandezas o enunciado fornece e como elas se relacionam.

Por isso, organizo a revisão em etapas curtas: retomo os conceitos necessários, resolvo exemplos mostrando unidades e sinais e, depois, proponho questões em que a turma precisa justificar a escolha. A seleção abaixo percorre circuitos, resistência interna, perdas na transmissão, potência e eficiência, com oito questões e comentários que ajudam a transformar o gabarito em uma oportunidade de aprendizagem.

O que o aluno de ENEM precisa saber sobre Geradores e Receptores

Para resolver questões de Geradores e Receptores no ENEM, o aluno precisa compreender como a energia é transformada e como tensão, corrente, resistência e potência se relacionam em um circuito. Um gerador converte outra forma de energia em energia elétrica; um receptor, como um motor, transforma energia elétrica em outra forma, embora parte da energia possa ser dissipada. A Lei de Ohm, I = U/R, permite calcular a corrente em situações resistivas, enquanto P = E/t relaciona energia e tempo e P = U·I ou P = I²R permite analisar potência. Em circuitos com bateria real, a resistência interna deve ser considerada junto à resistência externa: I = E/(R+r). Também é importante distinguir potência de entrada e de saída ao calcular eficiência, e perceber que a transmissão em tensão elevada reduz a corrente para uma mesma potência; como as perdas dependem de I²R, elas diminuem. Em circuitos RL, o aluno aplica a corrente de regime, a constante de tempo L/R e a energia armazenada no campo magnético.

O que ele precisa saber antes

As questões desta seleção pressupõem conhecimentos básicos de circuitos elétricos e Lei de Ohm. Antes de avançar para geradores e receptores, retomo o significado de tensão, corrente e resistência, além da leitura das unidades: volt (V), ampere (A) e ohm (Ω). Vale praticar a reorganização de I = U/R e a substituição numérica com atenção à divisão.

Também é necessário reconhecer potência elétrica e suas relações com energia e tempo. Para as questões de transmissão, a turma precisa calcular P = U·I, isolar a corrente e compreender a potência dissipada em uma resistência, P_perda = I²R. Nas questões de eficiência, é fundamental identificar qual potência corresponde à entrada e qual à saída. Para o circuito RL, convém revisar o papel da indutância, a constante de tempo e a expressão da energia magnética fornecida no enunciado. Não é preciso começar por cálculos longos: uma revisão breve de cada relação, acompanhada de unidades, já prepara a resolução.

Onde os alunos mais erram

Um erro recorrente nas questões com bateria real é considerar apenas a resistência externa e esquecer a resistência interna. Isso produz corrente maior do que a prevista e afeta, em sequência, a queda de tensão interna e a eficiência. Peço que a turma destaque R+r no denominador antes de substituir os valores.

Outro ponto é misturar grandezas e fórmulas. Em um circuito RL, por exemplo, corrente de regime, constante de tempo e energia magnética são três resultados diferentes; usar uma expressão no lugar de outra leva a uma resposta inconsistente. A ficha da questão aponta como distrator mais provável justamente uma combinação de valores calculados incorretamente. Já na transmissão elétrica, pode haver confusão sobre a relação entre tensão e corrente: para uma potência fixa, elevar a tensão diminui a corrente, e a perda depende do quadrado dessa corrente.

Também observo, em exercícios de Lei de Ohm, a troca entre a relação direta e a inversa: mantendo a tensão, aumentar a resistência diminui a corrente. Em questões de potência, o risco é contar só uma lâmpada, somar uma quantidade errada de aparelhos ou confundir joule com watt. E, ao calcular eficiência, alguns escolhem a potência fornecida quando o enunciado pede a potência de entrada, ou o contrário. Em todos esses casos, vale marcar o que se pede antes de fazer a conta e verificar se a unidade final faz sentido.

Como trabalhar em sala

• Faça uma retomada de fórmulas por significado: em vez de apresentar uma lista para decorar, escreva cada relação e peça que a turma diga o que cada símbolo representa e em que unidade aparece. Use exemplos simples de corrente, potência e energia.
• Resolva uma conta em etapas visíveis: registre dados, fórmula, substituição, operação e unidade. Em questões com mais de um resultado, como a do circuito RL, numere cada etapa para evitar que corrente, tempo e energia sejam confundidos.
• Compare duas situações alterando uma grandeza: mantenha a tensão e aumente a resistência; depois, mantenha a potência transmitida e compare tensões diferentes. A turma pode prever qualitativamente o que acontece antes de calcular.
• Use análise de alternativas: peça que os estudantes expliquem por que um distrator parece possível e em qual etapa ele deixa de funcionar. Essa conversa evidencia confusões entre potência e energia, ou entre entrada e saída, sem transformar o erro em simples falta de atenção.
• Feche com uma questão individual de saída: proponha um cálculo curto de Lei de Ohm ou eficiência e peça uma frase justificando a escolha da fórmula. Use as respostas para decidir se a próxima aula precisa retomar conceito, unidade ou operação.

Questões prontas de Geradores e Receptores para o ENEM (com gabarito comentado)

As questões a seguir podem ser usadas em uma lista, como revisão orientada ou em uma atividade diagnóstica. Recomendo pedir que os alunos anotem as etapas da resolução; o comentário de cada alternativa ajuda a discutir o raciocínio, não apenas conferir a letra.

1. Circuito RL: corrente de regime, constante de tempo e energia

Um circuito RL série tem indutância L = 0,50 H e resistência R = 10,0 Ω. Ao fechar o circuito com fonte contínua V = 24,0 V, determine (a) a corrente de regime I(8), (b) a constante de tempo t e (c) a energia magnética armazenada na bobina em regime. Use I(8)=V/R, t=L/R e energia U=(1/2)·L·I(8)².

• ❌ A) I(8)=3,0 A; t=0,10 s; U=2,0 J. Os três valores não resultam da substituição correta nas expressões fornecidas; em particular, a corrente de regime deve ser V/R.
• ❌ B) I(8)=1,2 A; t=0,25 s; U=0,5 J. A corrente e a constante de tempo não correspondem às divisões indicadas, e a energia também fica incorreta.
• ❌ C) I(8)=4,0 A; t=0,05 s; U=3,0 J. A constante de tempo está correta, mas a corrente não é 4,0 A; por isso, a energia indicada também não confere.
• ❌ D) I(8)=0,8 A; t=0,75 s; U=0,2 J. Esses resultados não são compatíveis com V/R e L/R para os valores do enunciado.
• ✅ E) I(8)=2,40 A; t=0,050 s; U=1,44 J. I(8)=24/10=2,4 A; t=0,5/10=0,05 s; U=0,5·0,5·(2,4)²=1,44 J.

Gabarito comentado: A resposta é E. A estratégia é calcular separadamente cada grandeza com sua fórmula. Esse cuidado evita confundir a corrente de regime com a expressão da energia magnética. Questões da habilidade EM13CNT308.

2. Bateria real, resistência interna e eficiência

Uma bateria tem força eletromotriz E = 12,0 V e resistência interna r = 0,50 Ω e alimenta um receptor resistivo R = 6,0 Ω. Calcule a corrente I, a queda de tensão na resistência interna Vr e a eficiência η = PR/Ptotal. Use I = E/(R + r), Vr = I·r, PR = I²·R e Ptotal = E·I.

• ✅ A) I = 1,85 A; Vr = 0,923 V; η = 92,3%. A corrente é 12/(6+0,50)=1,846 A; Vr ≈ 0,923 V; a razão entre as potências é aproximadamente 92,3%.
• ❌ B) I = 2,5 A; Vr = 1,25 V; η = 100%. Não considera corretamente a resistência total R+r e conclui eficiência total apesar da resistência interna.
• ❌ C) I = 1,5 A; Vr = 0,75 V; η = 95%. Os valores não resultam das fórmulas e dos dados apresentados.
• ❌ D) I = 2,0 A; Vr = 1,0 V; η = 90%. A corrente deveria ser calculada dividindo E pela soma das resistências, não é 2,0 A.
• ❌ E) I = 1,0 A; Vr = 0,5 V; η = 80%. A corrente não corresponde a E/(R+r), e os demais resultados dependem desse valor.

Gabarito comentado: A alternativa A está correta. A resistência interna entra em série com a resistência externa. Com os valores mais precisos, PR≈20,45 W e Ptotal≈22,15 W; a razão é aproximadamente 0,923. Veja outras questões da habilidade EM13CNT308.

3. Aplicação direta da Lei de Ohm

Um resistor de 10 Ω é conectado a uma bateria de 12 V. Qual é a corrente que passa pelo resistor?

• ❌ A) 0,5 A. Esse valor não resulta da divisão da tensão pela resistência fornecida.
• ❌ B) 1 A. É uma estimativa, mas a aplicação de I=U/R dá outro resultado.
• ✅ C) 1,2 A. I=12 V/10 Ω=1,2 A.
• ❌ D) 1,5 A. A corrente indicada é maior do que a razão entre 12 V e 10 Ω.
• ❌ E) 2 A. Esse resultado não satisfaz a Lei de Ohm para os valores apresentados.

Gabarito comentado: A correta é C. A questão permite conferir se o aluno identifica a relação entre tensão, corrente e resistência e mantém as unidades coerentes. Acesse questões da habilidade EM13CNT308.

4. Perdas de energia em uma linha de transmissão

Uma subestação alimenta um consumidor com potência Pload = 50,0 kW. A linha de transmissão tem resistência total R = 0,20 Ω. Compare as perdas em duas tensões: (a) V1 = 230 V; (b) V2 = 11 000 V, com transformador ideal. Use I=P/V e Pperda=I²·R. Calcule as perdas em cada caso e a redução percentual.

• ❌ A) V1: 4,0 kW; V2: 1,0 W. As perdas não correspondem às correntes calculadas a partir de 50 000 W e das tensões informadas.
• ❌ B) V1: 12,0 kW; V2: 10,0 W. Os valores de perda não resultam da aplicação de I²R nos dois casos.
• ❌ C) V1: 5,0 kW; V2: 50 W. A direção da comparação é coerente, mas os números não acompanham as correntes e perdas calculadas.
• ✅ D) V1: I1=217,39 A, Pperda1=9,45 kW; V2: I2=4,545 A, Pperda2=4,13 W; redução ≈99,96%. Primeiro, I=P/V; depois, calcula-se I²R. A redução é (9450−4,13)/9450, aproximadamente 99,956%.
• ❌ E) V1: 0,5 kW; V2: 0,05 W. As perdas estão muito abaixo dos resultados obtidos com as correntes do enunciado.

Gabarito comentado: A alternativa D está correta. Para a mesma potência, elevar a tensão reduz a corrente. Como a perda é proporcional a I², a redução é expressiva. Questões da habilidade EM13CNT106.

5. Resistência e corrente em um circuito

Um circuito apresenta uma resistência de 12 Ω e está ligado a uma fonte de 24 V. Determine a corrente elétrica utilizando a Lei de Ohm e explique o que ocorre se a resistência for aumentada.

• ❌ A) 1 A, aumenta a corrente. A corrente inicial não é 1 A e, mantendo a tensão, uma resistência maior não aumenta a corrente.
• ❌ B) 2 A, aumenta a corrente. O cálculo inicial está certo, mas a conclusão sobre o aumento da resistência está invertida.
• ✅ C) 2 A, diminui a corrente. I=U/R=24/12=2 A; com a tensão constante, aumentar R diminui I.
• ❌ D) 3 A, não altera a corrente. A corrente não é 3 A e uma mudança na resistência altera a corrente se a tensão permanece fixa.
• ❌ E) 4 A, aumenta a corrente. Tanto o valor inicial quanto a tendência indicada são incorretos.

Gabarito comentado: C. O item combina cálculo e interpretação da relação inversa entre resistência e corrente quando a tensão é mantida. Pratique com questões da habilidade EM13CNT308.

6. Potência total de lâmpadas em paralelo

Um circuito elétrico possui três lâmpadas de 60 W cada uma, ligadas em paralelo. Qual é a potência total consumida pelo circuito?

• ❌ A) 60 W. Considera apenas a potência de uma lâmpada.
• ❌ B) 120 W. Corresponde à soma de duas lâmpadas, não das três.
• ✅ C) 180 W. Somando as potências individuais: 60+60+60=180 W.
• ❌ D) 240 W. A soma das três potências não chega a 240 W.
• ❌ E) 300 W. Esse valor excede a soma das potências informadas.

Gabarito comentado: A resposta é C. Para o circuito descrito, a potência total consumida é a soma das potências das três lâmpadas. A ligação em paralelo não muda o fato de que cada uma tem potência indicada de 60 W nas condições consideradas.

7. Potência de um gerador

Um gerador de energia elétrica converte 500 J de energia mecânica em energia elétrica por segundo. Qual é a potência do gerador em watts?

• ❌ A) 250 W. Esse valor não corresponde a 500 J convertidos em um segundo.
• ✅ B) 500 W. P=E/t=500 J/1 s=500 W.
• ❌ C) 750 W. O valor não decorre da energia e do intervalo de tempo indicados.
• ❌ D) 1000 W. Para obter 1000 W em um segundo, seriam necessários 1000 J nesse intervalo.
• ❌ E) 200 W. A potência calculada pela razão entre 500 J e 1 s é maior.

Gabarito comentado: B. A potência mede a energia transformada por unidade de tempo. Como o enunciado informa 500 J a cada segundo, o resultado é 500 J/s, equivalente a 500 W. Questões da habilidade EM13CNT107.

8. Eficiência e potência fornecida ao gerador

Um gerador produz 400 W de potência e opera com uma eficiência de 80%. Qual é a potência elétrica que deve ser fornecida ao gerador?

• ❌ A) 400 W. Esse é o valor da potência de saída informado, não a potência de entrada necessária com eficiência menor que 100%.
• ✅ B) 500 W. Como η=Psaída/Pentrada, 0,80=400/Pentrada; portanto, Pentrada=400/0,80=500 W.
• ❌ C) 600 W. Esse valor não satisfaz a relação entre 400 W de saída e eficiência de 80%.
• ❌ D) 800 W. É superior ao necessário segundo a definição de eficiência e os dados fornecidos.
• ❌ E) 300 W. A potência de entrada não pode ser inferior à potência útil de saída quando há perdas.

Gabarito comentado: B. O passo principal é distinguir potência de saída e potência de entrada. Com eficiência de 80%, uma parte da potência fornecida não aparece como potência útil, por isso a entrada precisa ser maior que 400 W. Explore questões da habilidade EM13CNT107.

Próximos passos

Use as questões para identificar se a turma precisa de mais prática com fórmulas, unidades ou interpretação física. Você pode selecionar itens de acordo com o objetivo da aula e montar uma sequência de revisão no gerador de provas do GeraProva. Para começar, faça seu cadastro grátis e adapte as atividades ao planejamento da turma.

Este material é um ponto de partida para sua revisão: confira as resoluções com a turma e ajuste o nível de aprofundamento à sua sequência didática. Se quiser, use o GeraProva para criar novas versões e organizar suas próximas atividades.