Questão 112 do Enem 2021 PPL: a montagem certa para medir a carga da bateria

Enem 2021 PPL · 2º dia · caderno azul · Física · Eletricidade

Nos outros cadernos: amarelo 96 · cinza 121 · rosa 111

Só quer conferir? Ver o gabarito

A Configuração A: o voltímetro em paralelo com a bateria; o resistor R e o amperímetro em série, formando o circuito com a bateria

Baterias são dispositivos que acumulam energia e estão presentes em inúmeros aparelhos portáteis. Uma bateria ideal não possui resistência interna. Entretanto, baterias reais apresentam resistência interna disponibilizando uma tensão efetiva V inferior à sua tensão nominal ε, conforme a figura. Uma vez que se sabe o valor da tensão nominal da bateria, determina-se sua carga pelo conhecimento da corrente i enquanto está conectada a um circuito de resistência R, de tensão efetiva V, e da resistência interna r da bateria.

Representação da bateria real: dentro de um retângulo tracejado, uma fonte de tensão ε em série com uma resistência interna r

De posse de um voltímetro (V), de um amperímetro (A) e de uma resistência-teste R, a configuração adequada para avaliar a carga da bateria é:

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Como ligar o voltímetro e o amperímetro para medir a corrente no resistor e a tensão efetiva da bateria.

A regra dos medidores

Amperímetro: tem resistência quase nula. Vai em série, no caminho da corrente que se quer medir.
Voltímetro: tem resistência enorme. Vai em paralelo, entre os dois pontos cuja diferença de potencial se quer medir.

A montagem

O circuito precisa ter a bateria ligada à resistência-teste R, com a corrente passando pelo amperímetro (em série com R). O voltímetro fica em paralelo com a bateria, medindo a tensão efetiva V nos terminais dela.

Com V e i medidos, a resistência interna sai de V = ε − r i. É a configuração A.

Alternativa A.

A Gabarito: alternativa A

Por que as outras alternativas estão erradas

B
Foi a mais marcada. O voltímetro está em série com o amperímetro. Como o voltímetro tem resistência enorme, quase não passa corrente nesse ramo, e o amperímetro não mede a corrente do resistor. (27,1% marcaram)
C
O amperímetro, que tem resistência quase nula, está em paralelo com a bateria: é um curto-circuito. E o voltímetro em série impede a corrente no resistor. (18% marcaram)
D
Com o voltímetro em série, a corrente no circuito cai a quase zero: nada útil é medido. (15,8% marcaram)
E
O amperímetro em paralelo com a bateria provoca um curto-circuito. (21,9% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 66.705 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIMédiaParâmetro B: 632 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 19ª mais difícil de 45 questões válidas desta prova. O parâmetro B, na escala de notas do Enem (500 + 100 · b), é a nota em que o candidato passa a ter mais chance de acertar a questão do que de errar, sem contar o chute.

Acertaram16,9%dos candidatos marcaram a A

Habilidade 5 · Competência 2Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano.

Como os candidatos responderam

A16,9% ✓ gabarito
B27,1% mais marcada
C18%
D15,8%
E21,9%

Em branco: 0,1% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50014,7%
500 a 60017,7%
600 a 70039,2%
700 ou mais87,5%

Quando o acerto sobe muito de uma faixa para a outra, a questão separa bem quem domina o conteúdo de quem não domina. Na TRI, isso é o parâmetro de discriminação.

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