UNITAU 2020 (verão) — questão 67 de Física

Resolução comentada

O que a questão pede: o que acontece quando os terminais do gerador ficam ligados só por um amperímetro ideal e fios ideais.

Passo 1 — é um curto-circuito. Amperímetro ideal tem resistência zero, e os fios também. Então, fechada a chave, a única resistência do circuito é a resistência interna r. Pela equação do circuito:

$$i = \frac{E}{r + 0} = \frac{E}{r}$$

É a corrente de curto-circuito, e é ela que o amperímetro lê.

Passo 2 — a potência dissipada no gerador. Toda essa corrente passa pela resistência interna, que esquenta:

$$P = r\,i^2 = r \cdot \frac{E^2}{r^2} = \frac{E^2}{r}$$

Toda a potência gerada ($E \cdot i = E^2/r$) é dissipada dentro do próprio gerador; a tensão nos terminais é $U = E - r\,i = 0$, e nada é entregue para fora.

Por que não as outras: (A) há corrente, e máxima; (B) é justamente o contrário: toda a potência fica no gerador; (D) e (E) estão com as grandezas invertidas (nem a unidade fecha: r/E não é ampère).

⚠️ A armadilha: achar que o amperímetro “trava” a corrente (alternativa A). É o voltímetro ideal que não deixa passar corrente; o amperímetro ideal é como um fio. Por isso nunca se liga um amperímetro direto nos terminais de uma fonte.

A ideia em uma frase: gerador em curto: i = E/r, e toda a potência, E²/r, vira calor na resistência interna.

Resposta: alternativa C ($P = E^2/r$).