UFU 2012-2 — questão 14 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: a corrente no ramo de baixo (onde está o amperímetro) e a tensão no resistor de 2 ohms em paralelo com o voltímetro.

Passo 1 — os medidores ideais. O amperímetro ideal tem resistência nula (não muda nada no ramo) e o voltímetro ideal tem resistência infinita (não desvia corrente). Assim, o ramo de baixo é só 2 Ω + 2 Ω em série:

$$R_{\text{baixo}} = 2 + 2 = 4\ \Omega$$

Passo 2 — a tensão entre os nós. Os dois ramos estão em paralelo, com resistência equivalente:

$$R_{eq} = \frac{12 \cdot 4}{12 + 4} = 3\ \Omega$$

$$U = R_{eq}\, i = 3 \cdot 10 = 30\ \text{V}$$

Passo 3 — a corrente no amperímetro. No ramo de baixo:

$$i_2 = \frac{U}{R_{\text{baixo}}} = \frac{30}{4} = 7{,}5\ \text{A}$$

(Confere: $i_1 = 30/12 = 2{,}5$ A, e $2{,}5 + 7{,}5 = 10$ A.)

Passo 4 — a leitura do voltímetro. Ele mede a tensão no segundo resistor de 2 Ω, percorrido pelos 7,5 A:

$$U_V = 2 \cdot 7{,}5 = 15\ \text{V}$$

⚠️ A armadilha: trocar os ramos e dar ao amperímetro a corrente do ramo de 12 Ω (2,5 A, alternativa C), ou ler no voltímetro a tensão de todo o paralelo (30 V, que aparece na alternativa A). O amperímetro está no ramo de menor resistência, que leva a maior parte da corrente, e o voltímetro pega só um dos resistores de 2 Ω.

A ideia em uma frase: a corrente se divide na razão inversa das resistências; o voltímetro lê só a tensão do trecho em que está ligado.

Resposta: alternativa D (7,5 A e 15 V).