UERJ 2021 (Exame Único) — questão 35 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a forma do gráfico da tensão nos terminais de um gerador real em função da corrente que ele fornece.

Passo 1 — a equação do gerador. O gerador produz a força eletromotriz E, mas parte dela se perde na própria resistência interna, uma queda de $r\,i$. O que sobra nos terminais é:

$$U = E - r\,i$$

Passo 2 — ler a equação como reta. E e r são constantes, então U é uma função do 1º grau de i, com coeficiente angular $-r$, negativo: uma reta decrescente.

• com $i = 0$ (circuito aberto), $U = E$: a reta corta o eixo vertical em E;

• com $U = 0$ (curto-circuito), $i = E/r$: a reta corta o eixo horizontal.

Esse é exatamente o gráfico (A).

Por que não as outras: (C) é a reta crescente de um receptor, $U = E' + r'i$; (D), com U constante, seria um gerador ideal, sem resistência interna, e o enunciado diz que r não é nula; (B) diria que a corrente não muda, qualquer que seja a tensão, o que não corresponde a gerador nenhum.

⚠️ A armadilha: a (D). Ela parece “o gerador fornece sempre a mesma tensão”, mas isso só vale com r = 0. Com resistência interna, quanto mais corrente o gerador fornece, mais tensão ele perde por dentro.

A ideia em uma frase: no gerador real, U = E − r·i: a tensão útil cai em linha reta à medida que a corrente aumenta.

Resposta: alternativa A.