Questões BNCC EM13CNT308

— Por que o cabo do carregador fica morno quando ativo a carga rápida? — perguntou um usuário ao notar aquecimento perto do conector.

Um técnico explicou que alguns carregadores USB com protocolo de negociação (automação) ajustam automaticamente a tensão e a corrente, conforme a combinação aceita pelo celular. No manual do carregador constam cinco perfis possíveis: 5 V e 3 A; 9 V e 2 A; 12 V e 1,5 A; 15 V e 1,2 A; 20 V e 1,0 A. O cabo usado, de 1,5 m, tem resistência elétrica total aproximada de 0,40 ohm (ida e volta). O técnico acrescentou que, durante a carga, parte da energia elétrica fornecida ao conjunto carregador-cabo é dissipada no próprio cabo, contribuindo para o aquecimento observado.

Analise os perfis do texto e conclua qual deles reduz mais a potência dissipada no cabo, associada ao efeito Joule, durante o carregamento.

— A catraca do centro comunitário vai travar de novo? — perguntou o porteiro ao técnico, durante a troca do controlador por um modelo de 3,3 V.

O sistema de automação aciona uma placa de relé alimentada em 12 V, mas, para proteger o microcontrolador, o comando do relé passa por um optoacoplador. No lado do microcontrolador, o optoacoplador se comporta como um LED infravermelho: quando recebe corrente suficiente, ele “liga” e permite que o relé seja acionado no outro lado, eletricamente isolado.

No manual do componente, a queda de tensão típica nesse LED é 1,2 V quando operando, e recomenda-se uma corrente de 5 mA para garantir o acionamento. Para não exceder essa corrente, o técnico deve colocar um resistor em série entre a saída de 3,3 V e o LED do optoacoplador.

Com base nas informações do texto, calcule o valor aproximado do resistor em série que limita a corrente no LED do optoacoplador a 5 mA.

— Técnico: No setor de embalagem, o sensor óptico de presença tem saída open-collector que, ao detectar uma caixa, conecta o terminal de saída ao terra com Vsat de 0,2 V.
— Supervisor: Qual resistor usar em série a um LED (Vf = 2,0 V, If = 10 mA) alimentado por 12 V, de forma que o LED acenda apenas quando o transistor do sensor conduzir?

Analise o diálogo e calcule o valor do resistor R que deve ser colocado em série ao LED para limitar a corrente a 10 mA e garantir seu acionamento só quando o sensor conduzir.

Pesquisadores acompanham o uso de sistemas automatizados de iluminação em corredores de prédios comerciais para reduzir o consumo de energia. Em um dos trechos monitorados, instalou-se um sensor de presença que aciona uma lâmpada de 60 W por 24 segundos a cada detecção. Em média, ocorrem 15 detecções por hora durante o período noturno. O sensor permanece ligado continuamente e consome 0,2 W. Considerando 1 hora como intervalo de análise, calcula-se o consumo energético dos dois componentes.

Analise o sistema de iluminação automatizado descrito no texto-base e determine a potência média consumida pelo conjunto sensor e lâmpada no período de 1 h.

Num teste de eletricidade, três materiais foram colocados no circuito: cobre, vidro e silício. O cobre permitiu maior passagem de corrente, o vidro não permitiu, e o silício apresentou condução intermediária em certas condições.

— Com base no texto, como o silício deve ser classificado no circuito?

Numa bancada de robótica escolar, um grupo usou um componente que abre e fecha o caminho da corrente para controlar o acionamento de um motor pequeno.

— Que função esse componente exerce no circuito?

Em uma maquete de sala de aula, uma pilha, fios e uma lâmpada foram conectados. A lâmpada acendeu apenas quando os fios tocaram corretamente os dois terminais da pilha e da lâmpada.

— O que a montagem demonstra sobre o caminho da corrente elétrica?

Em uma casa, ao desligar uma lâmpada do quarto, as lâmpadas da cozinha e da sala permanecem acesas com o mesmo brilho.

— O comportamento descrito é melhor explicado por qual característica da instalação elétrica?