Espaço da Física · Prof. Flávio

Questão 128 do Enem 2024 PPL: o fator da corrente ao dobrar as lâmpadas do pisca-pisca

Enem 2024 PPL · 2º dia · caderno azul · Física · Eletricidade

Nos outros cadernos: amarelo 132 · cinza 129 · verde 116

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C R20+rR40+r\dfrac{\frac{R}{20} + r}{\frac{R}{40} + r}

Ao realizar os preparativos para o Natal, uma pessoa resolveu aumentar o número de lâmpadas incandescentes de um pisca-pisca que originalmente tinha 20 lâmpadas associadas em paralelo, cada uma com resistência R. Adicionou outras 20 lâmpadas com as mesmas especificações e também em paralelo. O circuito passou a ser composto por 40 lâmpadas em paralelo e uma fonte de resistência interna r. A corrente total do circuito com 40 lâmpadas é proporcional à corrente do circuito com 20 lâmpadas, ou seja, i₄₀ = α ⋅ i₂₀. Ao ligar o sistema, ela observou que o brilho das lâmpadas diminuiu com fator de proporcionalidade igual a α².

Qual é o fator α, utilizado para a obtenção da redução do brilho em cada lâmpada?

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

O fator α entre a corrente total com 40 lâmpadas e com 20 lâmpadas.

Resistência equivalente

N lâmpadas iguais de resistência R em paralelo equivalem a:

Req=RNR_{eq} = \frac{R}{N}

A corrente total com a resistência interna

A fonte (força eletromotriz ε) tem resistência interna r em série com as lâmpadas:

iN=εRN+ri_N = \frac{\varepsilon}{\frac{R}{N} + r}

A razão

α=i40i20=εR40+rεR20+r=R20+rR40+r\alpha = \frac{i_{40}}{i_{20}} = \frac{\dfrac{\varepsilon}{\frac{R}{40} + r}}{\dfrac{\varepsilon}{\frac{R}{20} + r}} = \frac{\frac{R}{20} + r}{\frac{R}{40} + r}

Como R/40 < R/20, o fator é maior que 1: a corrente total aumenta. Mas ela se divide entre o dobro de lâmpadas, e a tensão nos terminais cai por causa da resistência interna. Por isso cada lâmpada brilha menos.

Alternativa C.

C Gabarito: alternativa C

Por que as outras alternativas estão erradas

  • A

    Com mais lâmpadas em paralelo, a corrente total aumenta: α é maior que 1, e não 1/2. (17,9% marcaram)

  • B

    Não sai da relação entre as correntes totais com 20 e com 40 lâmpadas. (11,1% marcaram)

  • D

    Foi a errada mais marcada. É a razão invertida (i₂₀/i₄₀). Com mais lâmpadas em paralelo, a resistência equivalente cai e a corrente total aumenta: α é maior que 1. (26,5% marcaram)

  • E

    Tem unidade de resistência: não pode ser um fator adimensional de proporção entre correntes. (14,1% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 234 candidatos que fizeram a prova.

Esta aplicação teve poucos candidatos, então as porcentagens oscilam mais do que na prova regular.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 783 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 1ª 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.
Acertaram29,9%dos candidatos marcaram a C
Habilidade 5 · Competência 2Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano.
Como os candidatos responderam
  • A17,9%
  • B11,1%
  • C29,9% ✓ gabarito
  • D26,5%
  • E14,1%

Em branco: 0,4% · Mais de uma marcada: 0%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza
  • abaixo de 50031,6%
  • 500 a 60026,3%
  • 600 a 70033,3%
  • 700 ou mais16,7%

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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