UFU 2020-2 — questão 22 de Física
Enunciado em texto
O circuito mostrado na figura A é montado, utilizando uma fonte de tensão com diferença de potencial variável ao longo do tempo, um resistor R, um voltímetro V e um diodo D. O gráfico da figura B indica a diferença de potencial da fonte de tensão em função do tempo. Considere todos os equipamentos ideais.
[Figura A: circuito de uma só malha: a “Fonte de Tensão”, embaixo, está ligada em série com o “Diodo D” (símbolo de seta apontando para a direita) e com o “Resistor R”; o “Voltímetro” está ligado em paralelo com o resistor.]
[Figura B: gráfico “Diferença de potencial” × “Tempo”: uma onda triangular que começa em zero, sobe até um máximo positivo, desce passando por zero até um mínimo negativo de mesmo valor e volta, repetindo-se (aparecem três picos positivos e dois negativos).]
Qual gráfico representa a leitura do voltímetro ao longo do tempo?
A) [Gráfico: só os semiciclos positivos da onda triangular, com picos até a linha tracejada do valor máximo da fonte; nos intervalos em que a fonte seria negativa, a leitura fica em zero.]
B) [Gráfico: segmentos retos inclinados que descem do valor máximo (linha tracejada superior) até o valor mínimo (linha tracejada inferior), voltando instantaneamente ao máximo, como dentes de serra decrescentes.]
C) [Gráfico: onda que sobe, fica num patamar positivo, desce até um patamar negativo e volta, com amplitude bem menor que as linhas tracejadas do máximo e do mínimo da fonte (onda triangular “cortada”).]
D) [Gráfico: a mesma onda triangular da fonte, com semiciclos positivos e negativos, de pico a pico entre as linhas tracejadas.]
(Enunciado e figura: Processo Seletivo UFU 2020-2, 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 tensão sobre o resistor (lida pelo voltímetro) quando o diodo está em série com ele, alimentado por uma fonte triangular.
Passo 1 — o diodo ideal. Ele deixa a corrente passar num sentido só. Polarizado diretamente, funciona como um fio (sem queda de tensão); polarizado inversamente, como uma chave aberta (corrente zero).
Passo 2 — semiciclo em que o diodo conduz. A figura não marca os polos da fonte; os gráficos das alternativas indicam que o diodo conduz nos semiciclos positivos. Nesses intervalos, como o diodo ideal não consome tensão, toda a tensão da fonte fica sobre o resistor:
O voltímetro (ideal, sem desviar corrente) acompanha a subida e a descida do triângulo, até o mesmo pico da fonte.
Passo 3 — semiciclo em que o diodo bloqueia. Não passa corrente, e a tensão no resistor é
Toda a tensão negativa fica sobre o diodo, e o voltímetro marca zero.
Passo 4 — o gráfico. Triângulos positivos, com o mesmo pico da fonte, separados por intervalos em zero: é a retificação de meia onda, o gráfico A.
Por que não as outras: (B) não tem relação com a forma da fonte; (C) teria tensão negativa no resistor (o diodo deixaria passar corrente nos dois sentidos) e picos menores, o que exigiria perdas nos componentes, que são ideais; (D) seria o circuito sem diodo, com o resistor recebendo a tensão da fonte inteira nos dois sentidos.
⚠️ A armadilha: marcar D, esquecendo o papel do diodo, que corta um dos semiciclos.
A ideia em uma frase: um diodo ideal em série deixa passar só metade da onda: no resistor aparece a parte positiva, e o resto vira zero.
Resposta: alternativa A (retificação de meia onda: só os semiciclos positivos).
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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