UFU 2019-2 — questão 11 de Física

Gabarito DEletrodinâmica — ponto de operação de um gerador fotovoltaico ligado a um resistorProcesso Seletivo 2019-2 · 1ª fase · Prova Objetiva · Tipo 1
Enunciado — imagem da prova
Enunciado da questão 11 de Física do UFU 2019-2

Enunciado em texto

Um circuito, utilizando um conjunto gerador de células fotovoltaicas e um resistor, é montado conforme mostra a Figura A. O gráfico da Figura B indica as curvas de Diferença De Potencial (DDP) em função da corrente elétrica do conjunto gerador de células fotovoltaicas e do resistor indicados na Figura A.

[Figura A: circuito de uma só malha: à esquerda, o “Conjunto Gerador” (uma pilha de células); à direita, o “Resistor ôhmico”, ligado diretamente aos terminais do conjunto gerador por fios.]

[Figura B: gráfico com “Corrente elétrica (A)” no eixo vertical e “DDP (V)” no eixo horizontal. A reta do “Resistor ôhmico” parte da origem e sobe. A curva do “Conjunto Gerador” começa em 0,16 A com DDP zero, desce devagar e, perto do fim, cai bruscamente até corrente zero em 15 V. As duas se cruzam no ponto de DDP 10 V e corrente 0,14 A, marcado com linhas tracejadas até os eixos.]

Qual a potência que o conjunto gerador de células fotovoltaicas fornece ao resistor nas condições do circuito da Figura A?

A) 1,60 W.

B) 0,21 W.

C) 0,30 W.

D) 1,40 W.

(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2019-2, 1ª fase — Universidade Federal de Uberlândia.)

Transcrição do enunciado original da prova, reproduzido para fins de estudo. Todos os direitos do enunciado pertencem à Universidade Federal de Uberlândia (UFU) e à sua Diretoria de Processos Seletivos (DIRPS/UFU).

Resolução comentada

O que a questão pede: a potência que chega ao resistor quando ele está ligado ao conjunto de células.

Passo 1 — o ponto de funcionamento. O resistor está ligado direto nos terminais do gerador, numa malha só. Então os dois têm a mesma DDP (os mesmos dois pontos do circuito) e a mesma corrente (é a mesma corrente que passa por tudo). O único ponto que pertence às duas curvas ao mesmo tempo é o cruzamento:

U=10 V,i=0,14 AU = 10\ \text{V}, \quad i = 0{,}14\ \text{A}

Passo 2 — a potência no resistor:

P=U⋅i=10⋅0,14P = U \cdot i = 10 \cdot 0{,}14

P=1,40 WP = 1{,}40\ \text{W}

Conferindo: pela reta do resistor, sua resistência é

R=100,14≈71,4 ΩR = \frac{10}{0{,}14} \approx 71{,}4\ \Omega

P=U2R=10071,4≈1,40 WP = \frac{U^2}{R} = \frac{100}{71{,}4} \approx 1{,}40\ \text{W}

⚠️ A armadilha: usar a corrente de 0,16 A (a corrente de curto-circuito do gerador, com DDP zero) junto com os 10 V: dá 1,60 W, a alternativa A. Com o resistor ligado, a corrente não é 0,16 A: o gerador só a entregaria se a DDP fosse nula.

A ideia em uma frase: gerador e resistor ligados entre si funcionam no cruzamento das suas curvas: lá se leem a DDP e a corrente, e P = Ui.

Resposta: alternativa D (1,40 W).

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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