FísicaUECEBNCC EM13CNT203Difícil⏱ medio

Em uma aula experimental sobre capacitância, desenvolvida em um laboratório didático de física, um estudante…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT203

Avaliar e prever efeitos de intervenções nos ecossistemas, e seus impactos nos seres vivos e no corpo humano, com base nos mecanismos de manutenção da vida, nos ciclos da matéria e nas transformações e transferências de energia, utilizando representações e simulações sobre tais fatores, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais (como softwares de simulação e de realidade virtual, entre outros).

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Em uma aula experimental sobre capacitância, desenvolvida em um laboratório didático de física, um estudante do ensino médio dispõe de dois capacitores, C1 e C2. Esses capacitores são carregados, individualmente, numa mesma fonte de tensão. Sabendo-se que a capacitância do segundo capacitor é o dobro da capacitância do primeiro, a razão entre as energias E1 e E2 armazenadas, respectivamente, nos capacitores C1 e C2 é (UECE 2021)

A) ¼.
B) ½.
C) 2.
D) 4.

✅ Resposta correta: alternativa B

Resolução passo a passo

A energia armazenada em um capacitor carregado é dada por E = C·V^2/2, em que C é a capacitância e V é a tensão a que o capacitor foi submetido. Passo 2: Os dois capacitores são carregados na mesma fonte de tensão, portanto V é igual para C1 e C2. Passo 3: Como C2 = 2·C1, temos E1 = C1·V^2/2 e E2 = 2·C1·V^2/2 = 2·E1. Passo 4: A razão pedida é E1/E2 = (C1·V^2/2)/(C2·V^2/2) = C1/C2 = C1/(2·C1) = 1/2. Passo 5: Logo, a alternativa correta é a B, ½, que coincide com o gabarito oficial. Passo 6: A alternativa A está errada, pois ¼ exigiria que a energia variasse com o quadrado da capacitância, o que não ocorre nessa fórmula. Passo 7: A alternativa C está errada, pois 2 é o inverso da razão correta, ou seja, E2/E1, e não E1/E2. Passo 8: A alternativa D está errada, pois 4 seria o quadrado de 2, o que corresponderia a uma dependência quadrática da energia com a capacitância, que não se aplica aqui.

💡 Dica: Use a fórmula da energia armazenada em capacitores e relacione as capacitâncias.

Alternativa por alternativa

A Erradaerro: Conceitual

O aluno acredita que a energia é proporcional ao quadrado da capacitância, elevando a razão 1/2 ao quadrado e obtendo 1/4. A fórmula E = C·V^2/2 depende de C linearmente quando V é constante.

B Correta

CORRETA. Como a energia armazenada é E = ½ C V² e a tensão é a mesma, a razão E1/E2 = C1/C2 = 1/2, pois C2 = 2 C1.

C Erradaerro: Procedimental

O aluno inverte a razão pedida, calculando E2/E1 = C2/C1 = 2 em vez de E1/E2. Ele não atenta para a ordem em que as energias foram pedidas no enunciado.

D Erradaerro: Conceitual

O aluno supõe que a energia depende do quadrado da capacitância e também inverte a razão, obtendo (2)^2 = 4. Ele combina a dependência incorreta com a inversão da ordem da razão.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Aplicar

Leitura medio

Discriminação medio

Peso pedagógico medio

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade unica

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

🎯 Conceito central

energia em capacitores

📌 Objetivo

diagnostico

🧱 Pré-requisitos

capacitância de capacitores · energia armazenada em capacitores

📚 Reveja

Estude a fórmula da energia armazenada em capacitores e relação entre capacitância e energia.

⚠️ Erro mais comum

Confundir a relação entre capacitância e energia armazenada, ou esquecer que a tensão é a mesma para ambos.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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