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Um LED é alimentado por uma fonte V = 9,0 V em série com um resistor R. A queda de tensão no LED é Vf = 2,0 V…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT101

Analisar e representar, com ou sem o uso de dispositivos e de aplicativos digitais específicos, as transformações e conservações em sistemas que envolvam quantidade de matéria, de energia e de movimento para realizar previsões sobre seus comportamentos em situações cotidianas e em processos produtivos que priorizem o desenvolvimento sustentável, o uso consciente dos recursos naturais e a preservação da vida em todas as suas formas.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Um LED é alimentado por uma fonte V = 9,0 V em série com um resistor R. A queda de tensão no LED é Vf = 2,0 V e a corrente desejada é I = 20 mA. Calcule o valor de R (em O) e as potências dissipada no resistor e no LED (em W). Utilize V = R·I e P = V·I.

A) R = 3500 O; PR = 1,40 W; PLED = 0,04 W.
B) R = 450 O; PR = 0,18 W; PLED = 0,18 W.
C) R = 350 O; PR = 0,14 W; PLED = 0,04 W.
D) R = 350 O; PR = 0,07 W; PLED = 0,04 W.
E) R = 175 O; PR = 0,07 W; PLED = 0,04 W.

✅ Resposta correta: alternativa C

Resolução passo a passo

Identifique as grandezas dadas. A fonte fornece V = 9,0 V, o LED tem queda Vf = 2,0 V e a corrente desejada é I = 20 mA, que equivale a 0,020 A. Como LED e resistor estão em série, a mesma corrente passa pelos dois.
Calcule a tensão sobre o resistor. Pela lei das malhas, a soma das quedas deve igualar a fonte: V_R = V - Vf = 9,0 - 2,0 = 7,0 V.
Calcule R pela relação V = R·I. R = 7,0 / 0,020 = 350 ohms.
Calcule a potência no resistor com P = V·I. P_R = 7,0 × 0,020 = 0,14 W.
Calcule a potência no LED com P = V·I, usando a queda dele. P_LED = 2,0 × 0,020 = 0,04 W.
Compare com o gabarito. Os valores obtidos são R = 350 ohms, P_R = 0,14 W e P_LED = 0,04 W, que correspondem exatamente à alternativa C, então o gabarito oficial está correto.
Por que as outras estão erradas. A tem R 10 vezes maior, o que indica que 20 mA foi lido como 2 mA. B usa 9,0 V sobre o resistor e também sobre o LED, ignorando a queda Vf. D tem a resistência correta, mas a potência do resistor está pela metade, pois a tensão usada foi outra. E usa 3,5 V sobre o resistor, metade da tensão real, o que gera R e P_R errados.

💡 Dica: Calcule a resistência usando a Lei de Ohm e depois as potências.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Atençãoa que mais engana

Trocou 20 mA por 2 mA na conversão de unidades, o que multiplica a resistência por 10. Com R = 3500 ohms, a potência 1,40 W é coerente com esse erro, mas o LED (0,04 W) foi calculado corretamente.

Por que engana: O aluno pode confundir a relação entre tensão, corrente e resistência, resultando em um valor incorreto para R.

B Erradaerro: Conceitual

Usou a tensão total da fonte, 9,0 V, como se fosse a tensão do resistor, sem subtrair a queda de 2,0 V do LED. Também aplicou os 9,0 V ao LED na potência.

C Correta

R = (V - Vf)/I = (9,0 V - 2,0 V)/0,020 A = 350 O. Potência no resistor PR = I^2·R = (0,020 A)^2·350 O = 0,14 W. Potência no LED PLED = Vf·I = 2,0 V·0,020 A = 0,04 W.

D Erradaerro: Procedimental

Calculou R corretamente, mas usou metade da tensão do resistor na potência (3,5 V × 0,020 A = 0,07 W) ou confundiu o cálculo de P_R. Isso mostra que não aplicou P = V·I com a tensão completa de 7,0 V.

E Erradaerro: Procedimental

Dividiu a tensão do resistor ao meio sem justificativa, usando 3,5 V. Isso gerou R = 175 ohms e P_R = 0,07 W, enquanto o cálculo do LED ficou correto.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

Lei de Ohm e potência

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

Lei de Ohm · cálculo de potência

📚 Reveja

Revisar a Lei de Ohm e as fórmulas de potência elétrica.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre tensão, corrente e resistência, resultando em um valor incorreto para R.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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