UEL 2013 — questão 35 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: associar cada gráfico ao que realmente acontece com a carga e a corrente quando um capacitor carrega e descarrega (circuito com resistor, o circuito RC).

Passo 1 — a carga durante o carregamento. O capacitor começa descarregado (q = 0) e vai acumulando carga até chegar ao valor máximo $Q = CU$, quando a tensão nele iguala a da fonte. O acúmulo é rápido no início e cada vez mais lento:

$$q(t) = Q\left(1 - e^{-t/RC}\right)$$

Isso é o gráfico 2 (sobe e satura): 1º F, 2º V. O gráfico 1, que cai, mostra a carga durante a descarga, não durante o carregamento.

Passo 2 — a corrente durante o carregamento. No instante inicial, o capacitor vazio não “empurra de volta”: a corrente é máxima, $i_0 = U/R$. À medida que ele carrega, a tensão nele cresce, a diferença de tensão no resistor diminui e a corrente cai até zero:

$$i(t) = \frac{U}{R}\,e^{-t/RC}$$

Isso é o gráfico 3 (começa alto e cai): 3º V, 4º F. O gráfico 4, crescente, descreveria uma corrente que aumenta enquanto o capacitor enche, o oposto do que ocorre.

Passo 3 — a corrente durante a descarga. Na descarga, a corrente também começa máxima e decai até zero, mas circula em sentido contrário ao da carga: o capacitor agora funciona como fonte, e a carga sai pela mesma placa por onde entrou. Mantida a mesma referência do gráfico 3, a corrente de descarga é negativa e a curva deveria ficar abaixo do eixo do tempo. A banca considerou falso o 5º gráfico, que é idêntico ao da corrente de carga: 5º F.

Conclusão: F, V, V, F, F.

Conferindo pelas alternativas: os quatro primeiros itens são indiscutíveis (F, V, V, F), e só a alternativa C começa assim. Uma observação honesta: em módulo, a corrente de descarga tem mesmo a forma do gráfico 5; o item só é falso por causa do sentido da corrente. Mas nenhuma alternativa traz F, V, V, F, V, então a C é a única possível.

⚠️ A armadilha: achar que corrente e carga fazem a mesma coisa (marcar os gráficos 2 e 4 juntos, como na A). Durante a carga, a carga sobe e a corrente cai: a corrente é o ritmo com que a carga chega, e esse ritmo diminui à medida que o capacitor enche.

A ideia em uma frase: no carregamento, a carga cresce até saturar e a corrente começa máxima e cai a zero; na descarga, a carga cai e a corrente inverte de sentido.

Resposta: alternativa C (F, V, V, F, F).