Duas baterias são ligadas em oposição: E1 = 12,0 V com resistência interna r1 = 1,00 O e E2 = 9,00 V com r2 =…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Duas baterias são ligadas em oposição: E1 = 12,0 V com resistência interna r1 = 1,00 O e E2 = 9,00 V com r2 = 0,50 O. O conjunto alimenta um resistor externo R = 5,00 O. (a) Determine a corrente no circuito (módulo e direção). (b) Calcule a potência dissipada em R, em r1 e em r2. Mostre os cálculos e explique a direção assumida para a corrente.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
As f.e.m. ficam em oposição; a resultante é Eeq = E1 - E2 = 12,0 - 9,00 = 3,00 V (E1 vence). Resistências em série: Req = R + r1 + r2 = 5,00 + 1,00 + 0,50 = 6,50 O. Corrente (módulo): I = Eeq/Req = 3,00/6,50 = 0,4615 A. Direção: do polo positivo de E1, através de R, indo ao polo positivo de E2 (sentido que reduz E1). Potências: PR = I^2·R = (0,4615)^2·5,00 = 1,07 W; Pr1 = I^2·r1 = (0,4615)^2·1,00 = 0,213 W; Pr2 = I^2·r2 = (0,4615)^2·0,50 = 0,106 W. Verificação energética: P_fornecida = I·Eeq = 0,4615·3,00 = 1,3845 W ˜ PR+Pr1+Pr2 (soma ˜1,389 W considerando arredondamentos).
Explicação
A análise das tensões e resistências em série permite determinar a corrente resultante e sua direção, que segue do polo positivo da bateria de maior tensão para o de menor tensão. O cálculo das potências dissipada em cada resistor é feito utilizando a corrente encontrada, garantindo que a soma das potências dissipada seja igual à potência fornecida pelo circuito. Essa abordagem assegura a conservação de energia e a consistência dos resultados obtidos.
Raio-X da questão
circuitos elétricos
avaliacao
lei de ohm · circuitos em série e paralelo
Revisar a Lei de Ohm e potência elétrica em circuitos.
O aluno pode confundir a direção da corrente, assumindo que ela flui da bateria de maior tensão para a de menor tensão, sem considerar a resistência interna.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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