Física3ª sérieBNCC EM13CNT107Fácil⏱ longo

Uma pilha idealizada de fem E = 6,0 V e resistência interna r = 0,50 O alimenta uma resistência externa R = 10…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT107

Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Uma pilha idealizada de fem E = 6,0 V e resistência interna r = 0,50 O alimenta uma resistência externa R = 10 O. Calcule a corrente no circuito I (A), a tensão nos terminais da pilha V_ab (V) e a potência dissipada na resistência P_R (W). Use I = E/(R+r), V_ab = E - I·r, P_R = I^2·R.

A) I = 0,300 A; V_ab = 3,00 V; P_R = 0,90 W
B) I = 0,571 A; V_ab = 5,71 V; P_R = 3,27 W
C) I = 0,500 A; V_ab = 6,00 V; P_R = 2,50 W
D) I = 0,714 A; V_ab = 5,00 V; P_R = 3,00 W
E) I = 0,600 A; V_ab = 4,00 V; P_R = 2,40 W

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

Calcule a corrente total no circuito com I = E/(R+r). A resistência total é 10 + 0,50 = 10,5 ohms, logo I = 6,0/10,5 = 0,5714 A, que arredondado fica 0,571 A. Passo 2: Calcule a tensão nos terminais da pilha com V_ab = E - I·r. A queda de tensão interna é 0,5714 × 0,50 = 0,2857 V, logo V_ab = 6,0 - 0,2857 = 5,714 V, ou seja, 5,71 V. Passo 3: Calcule a potência dissipada na resistência externa com P_R = I^2·R. I^2 = 0,3265 A^2 e P_R = 0,3265 × 10 = 3,265 W, que arredondado fica 3,27 W. Passo 4: Comparando com o gabarito oficial, os três valores batem exatamente com a alternativa B, que é a correta. Por que as outras estão erradas: A usa uma soma de resistências incorreta (R+r = 20) e por isso encontra I = 0,300 A; C ignora a queda interna e considera V_ab igual a E; D apresenta um valor de I que não corresponde a 6,0/10,5 e uma potência P_R que não é coerente com a própria corrente; E ignora a resistência interna ao calcular a corrente (usa apenas R) e também confunde a potência da resistência externa com o produto V_ab·I.

💡 Dica: Aplique as fórmulas fornecidas para encontrar I, V_ab e P_R.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Procedimentala que mais engana

O aluno soma as resistências de forma errada, obtendo R+r = 20 ohms em vez de 10,5 ohms, o que leva a I = 6,0/20 = 0,300 A. Os valores de V_ab e P_R seguem esse erro inicial.

Por que engana: O aluno pode confundir a resistência total do circuito, não somando corretamente a resistência interna e externa.

B Correta

I = 6,0/(10+0,5)=6,0/10,5=0,571 A. V_ab = 6,0 - 0,571·0,50 = 5,71 V. P_R = (0,571)^2·10 = 3,27 W.

C Erradaerro: Conceitual

O aluno considera que a tensão nos terminais da pilha é sempre igual à fem, esquecendo a queda de tensão no resistor interno. Além disso, a corrente de 0,500 A corresponde a uma soma de resistências incorreta (12 ohms).

D Erradaerro: Procedimental

O aluno calcula a corrente com um denominador incorreto (cerca de 8,4 ohms), obtendo 0,714 A, e atribui à tensão terminal e à potência valores que não decorrem dessa corrente (por exemplo, I^2·R com I = 0,714 A daria cerca de 5,1 W, não 3,00 W).

E Erradaerro: Conceitual

O aluno ignora a resistência interna ao calcular a corrente, usando I = E/R = 0,600 A. Também confunde a potência dissipada na carga com o produto V_ab·I (0,600 × 4,00 = 2,40 W), que é outra grandeza, e não I^2·R.

Raio-X da questão

Dificuldade Fácil

Bloom Aplicar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

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

🎯 Conceito central

circuito elétrico

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

circuitos elétricos · lei de Ohm

📚 Reveja

Revisar as leis de Ohm e potência elétrica.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a resistência total do circuito, não somando corretamente a resistência interna e externa.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

tomada_decisao

🏫 Contexto

cientifico

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