Santa Casa 2023 — questão 69 de Física
Enunciado em texto
Analise a figura que representa a curva característica de certo tipo de LED.
[Gráfico: i (mA), de 0 a 30 (rótulos em 10, 20 e 30, marcas intermediárias a cada 5), em função de U (V), de 0 a 3,2 (rótulos em 0,8; 1,6; 2,4; 3,2). A curva quase não sai do zero até cerca de 1,2 V, vale uns 3 mA em 1,6 V, depois sobe cada vez mais rápido: passa por 10 mA perto de 2,1 V, por 20 mA exatamente em 2,4 V e chega a 30 mA em cerca de 2,6 V.]
Um LED desse tipo foi associado em série com um resistor ôhmico de resistência 330 Ω e esse conjunto foi ligado aos terminais de uma bateria ideal. Nessa situação, a intensidade da corrente elétrica que se estabeleceu no circuito foi de 20 mA. A força eletromotriz dessa bateria é igual a
(A) 6,6 V.
(B) 9,0 V.
(C) 3,6 V.
(D) 4,2 V.
(E) 2,4 V.
(Enunciado e figura: Vestibular Santa Casa 2023, Prova de Conhecimentos Gerais — FCMSCSP/Vunesp.)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo (FCMSCSP) e à Fundação VUNESP.
Resolução comentada
O que a questão pede: a fem da bateria que, ligada ao LED em série com o resistor de 330 Ω, faz passar 20 mA.
Passo 1 — a tensão no LED, pelo gráfico. O LED não é ôhmico: não dá para usar U = Ri nele. A tensão sai da curva característica: para i = 20 mA, a curva passa por U = 2,4 V.
Passo 2 — a tensão no resistor, pela lei de Ohm. Em série, a corrente é a mesma nos dois: 20 mA = 0,020 A.
Passo 3 — a fem. A bateria é ideal (sem resistência interna), então sua fem é igual à tensão total, que, em série, é a soma das tensões:
⚠️ As armadilhas: esquecer o LED e responder só a tensão do resistor, 6,6 V (alternativa A); ou só a do LED, 2,4 V (alternativa E). Em série, a fem se reparte entre os dois.
A ideia em uma frase: num circuito em série, a fem é a soma das tensões: a do LED se lê na curva, a do resistor sai de R·i.
Resposta: alternativa B (9,0 V).
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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