Questões e Problemas Resolvidos de Física: ENEM e Vestibular

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Difícil ENEM 2025

Código: ENEM-2025-130

Muitos dispositivos eletrônicos utilizam potências elétricas muito baixas em corrente contínua. Esses dispositivos são alimentados por uma fonte externa ou embutida que converte corrente alternada em corrente contínua de baixa tensão. Devido às especificidades de cada dispositivo, não é possível simplesmente substituir fontes sem considerar a tensão, a corrente ou a potência fornecida.

Considere um dispositivo cuja resistência elétrica é $R_C$ e que opera corretamente apenas em uma tensão específica. No entanto, a fonte disponível fornece uma tensão 20% maior do que a recomendada. Para adaptar o dispositivo a essa fonte, deve-se adicionar um resistor de proteção $R_P$ de modo que a potência dissipada no dispositivo seja a adequada. O circuito correto e o valor de $R_P$, em relação a $R_C$, são:

Alternativas

Correta

Resolução Comentada

ENEM 2025/130

A fonte fornece uma tensão 20% maior que a tensão ideal:

$ V_{\text{fonte}} = 1{,}2\,V_C $

O dispositivo deve continuar recebendo exatamente $ V_C $. Logo, o resistor de proteção deve absorver a diferença:

$ V_P = V_{\text{fonte}} - V_C = 1{,}2V_C - V_C = 0{,}2V_C $

Como o resistor será colocado em série, a corrente no circuito é:

$ I = \dfrac{V_C}{R_C} $

Aplicando a lei de Ohm no resistor de proteção:

$ R_P = \dfrac{V_P}{I} = \dfrac{0{,}2V_C}{V_C / R_C} = 0{,}2 R_C $

Portanto, o resistor deve ser:

$ R_P = 0{,}2 R_C $

E deve estar em série com o dispositivo.

Alternativa correta: (E)

Outra forma de resolver:

Para resolver este problema, precisamos determinar como conectar um resistor de proteção ($ R_p $) para que um equipamento de resistência ($ R_c $) receba apenas a sua tensão nominal, mesmo quando ligado a uma fonte com tensão 20% superior.

1. Análise da Configuração do Circuito:

O objetivo do resistor de proteção é "consumir" o excesso de tensão da fonte:

Se ligarmos $ R_p $ em paralelo, ele receberia a mesma tensão que o equipamento, não reduzindo a voltagem sobre $ R_c $.
Ao ligarmos $ R_p $ em série com o equipamento, a tensão da fonte será dividida entre os dois resistores, protegendo o aparelho.

Portanto, a configuração correta deve ser em série.

2. Cálculo do valor de $ R_p $:

Seja $ V $ a tensão ideal do equipamento. A fonte fornece uma tensão $ V_{\text{total}} = 1,2V $ (ou seja, 20% a mais). Como os componentes em série compartilham a mesma corrente ($ I $), aplicamos a Primeira Lei de Ohm ($ U = R \cdot I $):

Tensão no equipamento: $ V = R_c \cdot I $
Tensão no resistor de proteção: $ V_p = V_{\text{total}} - V = 1,2V - V = 0,2V $

Substituindo a relação da corrente:

\[ R_p \cdot I = 0,2 \cdot (R_c \cdot I) \]

\[ R_p = 0,2 R_c \]

Conclusão

A configuração adequada é a associação em série, com o resistor de proteção assumindo o valor de $ 0,2 R_c $.

Associação em série e $ R_p = 0,2 R_c $

Resposta: (E)

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