UFJF 2024 (PISM, Módulo III) — questão 2 de Física
Enunciado em texto
O galvanômetro é um aparelho capaz de medir pequenas correntes elétricas que passam por ele. Entretanto, as correntes elétricas em circuitos cotidianos geralmente são muito maiores do que o galvanômetro suporta diretamente. Modificações podem ser feitas no galvanômetro com a associação de um resistor, de forma apropriada, para permitir fazê-lo funcionar como um voltímetro ou como um amperímetro. Este resistor pode ter resistência grande ou pequena, relativamente à resistência interna do galvanômetro.
Assinale a alternativa que representa a associação apropriada do resistor com o galvanômetro, a partir do funcionamento CORRETO do voltímetro e do amperímetro.
A) Amperímetro é um galvanômetro com uma grande resistência em paralelo.
B) Amperímetro é um galvanômetro com uma grande resistência em série.
C) Amperímetro é um galvanômetro com uma pequena resistência em série.
D) Voltímetro é um galvanômetro com uma grande resistência em série.
E) Voltímetro é um galvanômetro com uma grande resistência em paralelo.
(Enunciado: PISM 2024 (UFJF), Módulo III, 2º dia — Universidade Federal de Juiz de Fora (COPESE).)
Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) e à sua Coordenação Geral de Processos Seletivos (COPESE).
Resolução comentada
O que a questão pede: como associar um resistor a um galvanômetro para obter um amperímetro e um voltímetro que funcionem direito.
Passo 1 — o que cada medidor precisa. O amperímetro entra em série no circuito e não pode atrapalhar a corrente: sua resistência total deve ser muito pequena. O voltímetro entra em paralelo com o trecho medido e não pode desviar corrente dele: sua resistência total deve ser muito grande. Nos dois casos, o galvanômetro só aguenta uma corrente pequena.
Passo 2 — o amperímetro. Põe-se um resistor de resistência pequena em paralelo com o galvanômetro (o “shunt”). A maior parte da corrente passa pelo shunt, só uma fração conhecida passa pelo galvanômetro, e a resistência equivalente fica ainda menor que a do shunt. Nenhuma das alternativas A, B ou C descreve isso: A usa resistência grande (quase toda a corrente iria para o galvanômetro, que queimaria), e B e C põem o resistor em série, o que aumenta a resistência do medidor, justamente o que um amperímetro não pode ter.
Passo 3 — o voltímetro. Põe-se um resistor de resistência grande em série com o galvanômetro. A resistência total fica enorme, o voltímetro “rouba” pouquíssima corrente do circuito, e a pequena corrente que passa por ele é proporcional à tensão: . É a alternativa D.
Conferindo: com um galvanômetro de que aguenta 1 mA, um resistor de em série dá um voltímetro de fundo de escala V.
⚠️ A armadilha: a alternativa E, que mistura as duas coisas: o voltímetro é ligado em paralelo com o circuito, mas o resistor fica em série com o galvanômetro. Um resistor grande em paralelo com o galvanômetro quase não mudaria nada: a resistência total continuaria praticamente a do galvanômetro.
A ideia em uma frase: voltímetro = galvanômetro + resistência grande em série (resistência total alta); amperímetro = galvanômetro + resistência pequena em paralelo (resistência total baixa).
Resposta: alternativa D (voltímetro: grande resistência em série com o galvanômetro).
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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