EsPCEx 2016/2017 — questão 30 de Física
Enunciado em texto
Um aluno irá montar um circuito elétrico com duas lâmpadas incandescentes, L1 e L2, de resistências elétricas constantes, que têm as seguintes especificações técnicas fornecidas pelo fabricante, impressas nas lâmpadas:
– L1: 30 V e 60 W;
– L2: 30 V e 30 W.
Além das duas lâmpadas, ele também usará um gerador ideal de tensão elétrica contínua de 60 V, um resistor ôhmico de 30 Ω e fios condutores elétricos ideais.
Utilizando todo material acima descrito, a configuração da montagem do circuito elétrico, para que as lâmpadas funcionem corretamente com os valores especificados pelo fabricante das lâmpadas será:
[Figura: cinco circuitos, cada um com o gerador, L1, L2 e o resistor de 30 Ω, descritos nas alternativas.]
(A) L1, o resistor e L2, todos em série com o gerador.
(B) L1 e L2 em série num mesmo ramo, e esse ramo em paralelo com o resistor.
(C) L1 em série com a associação em paralelo de L2 e do resistor.
(D) L2 em paralelo com o ramo formado por L1 e o resistor em série.
(E) L1 em paralelo com o resistor, e esse conjunto em série com L2.
(Enunciado e figura: EsPCEx — Concurso de Admissão 2016/2017, 1º dia, Modelo A.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Escola Preparatória de Cadetes do Exército (EsPCEx), do Exército Brasileiro.
Resolução comentada
O que a questão pede: a montagem em que cada lâmpada fica com 30 V (e, por isso, com a sua potência nominal).
Passo 1 — os dados de cada lâmpada.
- L1: A e .
- L2: A e .
Passo 2 — a ideia. Com 60 V, as duas precisam de 30 V cada, em série. Mas em série teriam a mesma corrente, e L1 precisa de 2 A enquanto L2 precisa de 1 A. O 1 A que falta para L2 tem de ser desviado pelo resistor.
Passo 3 — a montagem C: L2 em paralelo com o resistor (30 Ω ∥ 30 Ω = 15 Ω) e esse conjunto em série com L1 (15 Ω). Total: 30 Ω.
L1 recebe 2 A e 30 V. O paralelo também fica com 30 V, e os 2 A se dividem em 1 A para L2 e 1 A para o resistor. As duas lâmpadas funcionam no valor nominal.
Por que não as outras: em A e B as lâmpadas ficam em série, com a mesma corrente; em D e E, alguma lâmpada fica com mais ou menos que 30 V.
⚠️ A armadilha: pôr o resistor em paralelo com L1. É L2, a de menor corrente, que precisa do resistor ao lado para desviar o excesso.
A ideia em uma frase: com lâmpadas de correntes nominais diferentes em série, um resistor em paralelo com a de menor corrente desvia a diferença.
Resposta: alternativa C.
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.
Prefere navegar prova por prova? Abra esta questão no Filatte Resolve.