Questão 131 do Enem 2024: o circuito certo para acender dois LEDs

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

Nos outros cadernos: amarelo 109 · verde 115 · cinza 91

Só quer conferir? Ver o gabarito

B Bateria com dois ramos em paralelo; cada ramo tem um resistor em série com um LED, os dois LEDs no sentido permitido

O LED é um dispositivo eletrônico que conduz corrente elétrica em um único sentido, sendo caracterizado por uma tensão e uma corrente máxima de funcionamento, I_máx. Um LED acende apenas se a corrente que o percorre está no sentido permitido e se a diferença de potencial à qual está submetido é igual ou superior à sua tensão de funcionamento. A figura ilustra o símbolo do LED usado na representação de circuitos.

Símbolo do LED: um triângulo apontando para a direita encostado numa barra, com duas setinhas saindo. Abaixo, uma seta para a direita indica o sentido permitido da corrente

Um estudante de física analisa as propriedades do LED em um circuito simples de corrente contínua. Ele dispõe dos seguintes materiais: uma bateria ideal de 4,5 V; dois LEDs de tensão 3,0 V e I_máx = 1,0 mA cada; e dois resistores de 1,5 kΩ cada.

O circuito que o estudante pode montar, para que ambos os LEDs fiquem acesos e cada um seja percorrido por I_máx, é

Tente antes de ler a resolução: toque numa alternativa.

Resolução comentada

O que a questão pede

Um circuito em que os dois LEDs acendem e cada um recebe 1,0 mA. Três condições precisam ser verificadas em cada alternativa:

o LED está no sentido permitido da corrente?
a tensão nele chega a 3,0 V?
a corrente em cada LED é 1,0 mA?

Calculando um ramo com resistor e LED

Num ramo com um resistor de 1,5 kΩ em série com um LED, ligado direto na bateria de 4,5 V, o LED fica com 3,0 V e o resistor com o resto:

U_R = 4{,}5 - 3{,}0 = 1{,}5 \text{ V}

i = \frac{U_R}{R} = \frac{1{,}5}{1\,500} = 0{,}001 \text{ A} = 1{,}0 \text{ mA}

Exatamente a corrente máxima do LED.

Testando as montagens

Alternativa	Montagem	Resultado
A	1 resistor + 2 LEDs em paralelo	0,5 mA em cada LED
B	2 ramos, cada um com resistor + LED	1,0 mA em cada LED ✓
C	igual à B, LEDs invertidos	não acendem
D	tudo em série	precisaria de 6 V
E	1 resistor, LEDs invertidos	não acendem

Na B, cada ramo está ligado direto na bateria. Os dois ramos são independentes e cada um repete a conta acima: 1,0 mA em cada LED.

O resistor em série com o LED tem um nome: resistor limitador. Sem ele, o LED ligado direto numa fonte maior que a tensão dele queima.

Alternativa B.

B Gabarito: alternativa B

Por que as outras alternativas estão erradas

A
Com um só resistor, a corrente nele é (4,5 − 3,0) ÷ 1 500 = 1 mA, e ela se divide entre os dois LEDs: cada um fica com 0,5 mA, metade do pedido. (15,1% marcaram)
C
A montagem é a mesma da B, mas os LEDs estão invertidos: a corrente sairia do polo positivo e chegaria ao LED pelo lado que ele bloqueia. Nenhum acende. (22,1% marcaram)
D
Com os dois LEDs em série, eles precisariam de 3,0 + 3,0 = 6,0 V, mais do que os 4,5 V da bateria. Nenhum acende. (24,3% marcaram)
E
Tem os dois problemas: um resistor só (a corrente se divide) e LEDs no sentido errado (não conduzem). (9,9% marcaram)

Raio-X da questão

Dados oficiais dos microdados do Inep: respostas de 3.002.203 candidatos que fizeram a prova.

Dificuldade pela TRIDifícilParâmetro B: 723 pontosFácil abaixo de 600, média de 600 a 700, difícil a partir de 700. É a 5ª mais difícil de 44 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.

Acertaram28,3%dos candidatos marcaram a B

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

Como os candidatos responderam

A15,1%
B28,3% ✓ gabarito
C22,1%
D24,3%
E9,9%

Em branco: 0,2% · Mais de uma marcada: 0,1%

Quanto acertaram, por nota em Ciências da Natureza

abaixo de 50023%
500 a 60032,4%
600 a 70041,4%
700 ou mais61,4%

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.

Simulador grátis

Eletricidade em Casa

Chave do chuveiro, lâmpadas em série e paralelo, disjuntor e conta de luz.

Abrir simulador →

Mandar no WhatsApp