EEAR 2020 (CFS 1) — questão 95 de Física

Gabarito AEletrodinâmica — reostato em série com um aquecedor (potência dissipada)Exame de Admissão ao CFS 1/2020 · Física

Enunciado da questão 95 de Física do EEAR 2020 (CFS 1) — Enunciado — imagem da prova

Enunciado em texto

O esquema a seguir representa um circuito elétrico formado por uma fonte ideal que fornece uma diferença de potencial de 100 volts, um reostato R1 cuja resistência elétrica pode ser ajustada no valor de 0 a 300 ohms e um aquecedor R2. Sabe-se que, com o reostato na posição de zero ohms, o aquecedor gera calor e consome do circuito 100 watts de potência elétrica. Com base nesses dados, pode-se afirmar corretamente que se o reostato estiver na posição de 50% da sua resistência, o aquecedor irá consumir _______ watts do circuito.

Obs. Considere que o reostato e o aquecedor são resistores ôhmicos.

[Figura: circuito de uma malha só: a fonte de 100V, o reostato R1 e o resistor R2 em série. O cursor (seta) de R1 está ligado ao fio que segue para R2; o outro terminal de R1 fica livre.]

a) 16

b) 32

c) 40

d) 50

(Enunciado e figura: Exame de Admissão ao CFS 1/2020 — EEAR.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola de Especialistas de Aeronáutica (EEAR), do Comando da Aeronáutica.

Resolução comentada

O que a questão pede: a potência no aquecedor quando o reostato está na metade (150 Ω).

Passo 1 — a resistência do aquecedor. Com o reostato em 0 Ω, o aquecedor recebe os 100 V inteiros e consome 100 W:

$P = \frac{U^2}{R_2} \;\Rightarrow\; R_2 = \frac{100^2}{100} = 100\ \Omega$

Passo 2 — a corrente com o reostato em 50%: $R_1 = 0{,}5 \times 300 = 150\ \Omega$ , em série com $R_2$ :

$i = \frac{U}{R_1 + R_2} = \frac{100}{250} = 0{,}4\ \text{A}$

Passo 3 — a potência no aquecedor:

$P_2 = R_2\,i^2 = 100 \times 0{,}4^2 = 16\ \text{W}$

Conferindo: a tensão no aquecedor é $100 \times 0{,}4 = 40$ V; $P_2 = 40^2/100 = 16$ W.

⚠️ A armadilha: calcular $U^2/(R_1 + R_2) = 10\,000/250 = 40$ W (alternativa C). Essa é a potência do circuito inteiro, reostato incluído; no aquecedor só ficam 16 W.

A ideia em uma frase: ache R₂ pela potência nominal, depois a corrente em série, e use P = R·i² só no aquecedor.

Resposta: alternativa A (16 W).

Vídeo em breve

A resolução em vídeo desta questão ainda não foi gravada. A explicação escrita acima está completa, passo a passo. Novos vídeos saem no canal do Professor Filatte.

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