Um jogador conecta um motor portátil a uma bateria ideal de força eletromotriz E = 12,0 V com resistência…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
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
Um jogador conecta um motor portátil a uma bateria ideal de força eletromotriz E = 12,0 V com resistência interna r = 1,0 O. Ao ligar o motor a corrente estabiliza em I = 3,0 A. Explique qualitativamente como a resistência interna afeta a tensão terminal e calcule (a) a tensão terminal da bateria, (b) a potência entregue ao motor e (c) a potência dissipada na resistência interna.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
A resistência interna reduz a tensão terminal sob carga porque parte da fem é perdida em r por queda de tensão V_r = r·I. (a) Tensão terminal V = E - r·I = 12,0 V - 1,0 O·3,0 A = 9,0 V. (b) Potência entregue ao motor P_load = V·I = 9,0 V·3,0 A = 27,0 W. (c) Potência dissipada na resistência interna P_r = I²·r = (3,0 A)²·1,0 O = 9,0 W. Interpretac¸a~o: parte da potência fornecida pela bateria (P_total = E·I = 36,0 W) é perdida internamente (9,0 W), restando 27,0 W úteis ao motor.
Explicação
A resistência interna do sistema causa uma queda de tensão, diminuindo a tensão disponível para o motor. Os cálculos demonstram que, apesar da bateria fornecer 36,0 W, apenas 27,0 W são efetivamente utilizados pelo motor, enquanto 9,0 W são dissipados como calor na resistência interna. Isso ilustra a importância de considerar a resistência interna em circuitos reais, onde a eficiência pode ser comprometida.
Raio-X da questão
tensão terminal e potência
avaliacao
tensão e corrente elétrica · potência elétrica
Revisar as leis de Ohm e potência elétrica.
O aluno pode confundir a tensão terminal com a força eletromotriz, não considerando a resistência interna da bateria.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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