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Física2ª sérieBNCC EM13CNT306Difícil⏱ medio

— Se eu cair a tomada do secador no banheiro, o disjuntor me protege? — perguntou um morador ao eletricista…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT306

Avaliar os riscos envolvidos em atividades cotidianas, aplicando conhecimentos das Ciências da Natureza, para justificar o uso de equipamentos e recursos, bem como comportamentos de segurança, visando à integridade física, individual e coletiva, e socioambiental, podendo fazer uso de dispositivos e aplicativos digitais que viabilizem a estruturação de simulações de tais riscos.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

— Se eu cair a tomada do secador no banheiro, o disjuntor me protege? — perguntou um morador ao eletricista. No circuito do banheiro, a tensão é 127 V e há um disjuntor termomagnético de 20 A. O eletricista explicou que, em um choque, a corrente pelo corpo depende da resistência elétrica: com pele seca, pode ser cerca de 5,0 x 10^4 ohm; com pele molhada, cerca de 2,0 x 10^3 ohm. Ele comentou que correntes a partir de 3,0 x 10^-2 A atravessando o corpo já elevam muito o risco de fibrilação. Mencionou também um dispositivo DR (diferencial residual) que desliga o circuito quando detecta diferença de corrente de 30 mA entre ida e volta, atuando em fração de segundo. Considere que a pessoa toca um condutor energizado enquanto está molhada e em contato com o chão do banheiro. Interprete as informações do texto e identifique a medida que, nesse cenário, reduz o risco de choque perigoso por desligar o circuito antes que a corrente pelo corpo atinja valores críticos.

  1. A) Instalar um fusível de 20 A em série com a tomada, mantendo o restante do circuito igual.
  2. B) Instalar um protetor contra surtos (DPS) na tomada para limitar picos de tensão.
  3. C) Instalar um disjuntor termomagnético de 30 A no lugar do disjuntor de 20 A.
  4. D) Instalar um DR de 30 mA no circuito do banheiro, além do disjuntor existente.
  5. E) Instalar um cabo de maior seção para a tomada, reduzindo o aquecimento dos condutores.

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

  1. Identifique a grandeza que causa o risco. No choque, o perigo depende da corrente que atravessa o corpo, e não apenas da tensão. Pelo texto, a corrente crítica para fibrilação é a partir de 3,0 x 10^-2 A, ou seja, 30 mA. Passo 2: Calcule a corrente com a pele molhada, usando a lei de Ohm (I = U / R). Temos I = 127 / 2,0 x 10^3 = 0,0635 A, ou seja, cerca de 63,5 mA, bem acima de 30 mA. Passo 3: Calcule também com a pele seca para comparar. I = 127 / 5,0 x 10^4 = 0,00254 A, cerca de 2,5 mA, valor muito menor. Isso mostra que a umidade é o fator que torna o choque perigoso. Passo 4: Avalie o disjuntor de 20 A. Ele atua por sobrecorrente, ou seja, quando a corrente passa de 20 A. Uma corrente de 63,5 mA está milhares de vezes abaixo disso, então o disjuntor não desliga e não protege a pessoa. Passo 5: Avalie o DR de 30 mA. Ele compara a corrente de ida e de volta. Quando a corrente que escapa pelo corpo ultrapassa 30 mA, o DR detecta a diferença e desliga o circuito em fração de segundo, antes que a corrente cause fibrilação. Esta é a medida correta. Passo 6: Por que as outras estão erradas. A: um fusível de 20 A também atua só por sobrecorrente, então não detecta a corrente pelo corpo. B: um DPS limita sobretensões (surtos), mas o problema aqui é a corrente de fuga em tensão normal de 127 V. C: um disjuntor de 30 A apenas aumenta o limite de sobrecorrente e tornaria a proteção ainda menos sensível. E: um cabo de maior seção reduz aquecimento dos condutores, mas não tem relação com a corrente que atravessa o corpo. Conclusão: a alternativa correta é D.

💡 Dica: Analise as características dos dispositivos de proteção e sua atuação no circuito.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceituala que mais engana

Acredita que qualquer fusível ou disjuntor protege contra choque, pois confunde proteção contra sobrecorrente com proteção contra corrente de fuga pelo corpo.

Por que engana: Confundir a função do disjuntor termomagnético com a do dispositivo DR, levando a escolha incorreta do dispositivo que protege contra choques elétricos.

B Erradaerro: Conceitual

Associa choque elétrico a surtos de tensão e pensa que limitar picos de tensão resolve o risco, sem perceber que o problema é a corrente de 63,5 mA em tensão normal.

C Erradaerro: Senso comum

Acha que um disjuntor de maior capacidade oferece mais proteção, sem perceber que ele desliga apenas em correntes muito altas e que, nesse caso, deixaria a pessoa exposta por mais tempo.

D Correta

Com R = 2,0 x 10^3 ohm, I = 127/2000 ~ 6,4 x 10^-2 A, acima de 30 mA; o DR atua, enquanto 20 A nao.

E Erradaerro: Interpretação

Leu o texto focando no aquecimento dos condutores e não percebeu que a pergunta trata de choque elétrico no corpo humano.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil
Bloom Entender
Leitura medio
Discriminação alto
Peso pedagógico medio
Autonomia do enunciado completo
Cobertura da habilidade unica
🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ situacional🧩 consolidacao
🎯 Conceito central

dispositivos de proteção elétrica

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

corrente elétrica e resistência · leis de Ohm e circuitos elétricos

📚 Reveja

estude funcionamento de disjuntores e dispositivos DR

⚠️ Erro mais comum

Confundir a função do disjuntor termomagnético com a do dispositivo DR, levando a escolha incorreta do dispositivo que protege contra choques elétricos.

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cotidiano

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