FísicaENEMBNCC EM13CNT308Difícil⏱ longo

Explique, qualitativa e quantitativamente, como a resistência interna r de uma fonte eletromotriz E afeta a…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT308

Investigar e analisar o funcionamento de equipamentos elétricos e/ou eletrônicos e sistemas de automação para compreender as tecnologias contemporâneas e avaliar seus impactos sociais, culturais e ambientais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Explique, qualitativa e quantitativamente, como a resistência interna r de uma fonte eletromotriz E afeta a potência entregue a uma carga R (mostre expressão P(R), determine a condição para potência máxima e calcule um exemplo numérico com E = 12 V e r = 2,0 O).

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Modelo de resposta: A corrente na carga R é I = E/(R + r). A potência na carga é P(R) = I²·R = E²·R/(R + r)². Para maximizar P(R) derive dP/dR = 0 ou complete quadrado: P(R) = E²·[R/(R + r)²]; máxima ocorre quando R = r (teorema da máxima transferência). Potência máxima P_max = E²/(4r). Para E = 12 V e r = 2,0 O: P_max = 12²/(4·2) = 144/8 = 18,0 W (ocorre em R = 2,0 O). Comparação numérica: para R = 4,0 O, P = 144·4/(6²) = 576/36 = 16,0 W < 18,0 W, mostrando perda devido à resistência interna. Conclua discutindo implicações práticas: reduzir r aumenta potência disponível e eficiência, e dispositivos de baixa r são preferíveis para altas demandas de potência, mas cuidado com correntes elevadas e aquecimento interno.

Explicação

A explicação apresenta a relação entre a corrente, a resistência da carga e a resistência interna da fonte, demonstrando como a potência na carga é afetada. A condição para potência máxima é encontrada ao igualar a resistência da carga à resistência interna, o que é um princípio fundamental na transferência de potência. O exemplo numérico ilustra claramente a aplicação da teoria, mostrando a importância da resistência interna na eficiência do sistema.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Avaliar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

potência em circuitos elétricos

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

potência em circuitos elétricos · lei de Ohm

📚 Reveja

Revisar a relação entre resistência interna e potência em circuitos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre resistência interna e potência, acreditando que aumentar a resistência interna sempre aumenta a potência entregue à carga.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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