Questão 102, caderno azul do ENEM 2021 – DIA 2

É possível ligar aparelhos elétricos de baixa corrente utilizando materiais comuns de laboratório no lugar das tradicionais pilhas. A ilustração apresenta uma montagem que faz funcionar um cronômetro digital

Utilizando a representação de projetos elétricos, o circuito equivalente a esse sistema é,

✍ “Resolução Em Texto”

Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Física (Eletrodinâmica: Circuitos Elétricos, Associação de Geradores e Medidores).
Química (Eletroquímica: Pilhas de Daniell).

Tema/Objetivo Geral:
Traduzir uma montagem experimental física (composta por pilhas eletroquímicas, um aparelho consumidor e um medidor) para sua representação simbólica correta em um diagrama de circuito elétrico.

Nível da Questão
Médio.
O aluno precisa de uma dupla competência: entender a montagem física (química/eletricidade) e conhecer a simbologia técnica de circuitos (física).

Gabarito
Letra B.
A alternativa está correta pois a imagem mostra dois conjuntos de pilhas ligados um atrás do outro (série) alimentando um aparelho (resistor), com um medidor de tensão (voltímetro) conectado aos terminais desse aparelho (paralelo).

1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)

Decodificação do Objetivo:
A questão te dá uma “foto” de um experimento e pede a “planta baixa” (esquema elétrico) dele. Você precisa identificar três coisas:

Quantas pilhas existem e como estão ligadas (fila indiana ou lado a lado?).
Quem está gastando a energia (o cronômetro).
Como o medidor (voltímetro) está instalado.

Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine que você está desenhando um mapa para um eletricista.

Os copos com soluções são as baterias (a fonte de energia).
O cronômetro é uma lâmpada ou resistor (quem consome a energia).
O voltímetro é um “espião” que olha a energia sem atrapalhar o fluxo.
O verdadeiro desafio aqui é notar o fio que liga o meio do sistema: ele sai do positivo de uma pilha e vai para o negativo da outra. Isso define tudo.

Plano de Ataque:

Identificar a Fonte: Analisar a conexão entre os béqueres (série vs. paralelo).
Identificar a Carga: O cronômetro vira um símbolo de resistência (zigue-zague).
Identificar o Medidor: O voltímetro deve estar “abraçando” a carga (em paralelo).

2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)

Vamos abrir o manual de Simbologia Elétrica.

1. O Gerador (Pilha):

Símbolo: Duas linhas paralelas, uma maior (polo positivo) e uma menor (polo negativo).
Associação em Série: O positivo de uma liga no negativo da outra (fila indiana). Símbolo: -| |-| |-. Soma-se a voltagem (Vtotal=V1+V2Vtotal=V1+V2).
Associação em Paralelo: Positivo liga com positivo. A voltagem não muda.

2. A Carga (Resistor):

Símbolo: Uma linha em zigue-zague ou um retângulo. Representa o cronômetro.

3. O Voltímetro:

Símbolo: Um círculo com um “V”.
Regra de Ouro: Voltímetros têm resistência infinita e sempre são ligados em PARALELO com o que se quer medir.

3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)

Vamos olhar para a ilustração com lupa de detetive:

Análise das Pilhas (Geradores):

Temos dois conjuntos de “Pilha de Daniell” (Cu + Zn).
Olhe o fio central: Ele conecta a placa de Cobre (Cu) da primeira pilha à placa de Zinco (Zn) da segunda pilha.
Na química, Cu é o cátodo (+) e Zn é o ânodo (-).
Se ligamos o (+) de uma no (-) da outra, temos uma Associação em Série.
Conclusão: Precisamos de um desenho com dois símbolos de pilha enfileirados.

Análise do Medidor (Voltímetro):

Os fios do voltímetro saem dos mesmos pontos onde o cronômetro está ligado.
Ele está “em paralelo” com o cronômetro.
A leitura é 2,20 V. (Sabendo que cada pilha de Daniell gera ~1,1 V, duas em série geram 2,2 V. A conta fecha!).

Síntese do Diagrama:
Procuramos um desenho com: 2 Pilhas em Série + 1 Resistor + 1 Voltímetro em paralelo ao resistor.

🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
CUIDADO! Muita atenção para não confundir Série com Paralelo nos desenhos.

Série (Correto aqui): O caminho é único. A corrente passa por uma pilha, depois obrigatoriamente pela outra.
Paralelo (Errado aqui): A corrente se divide. Parte passa por uma pilha, parte pela outra.
Olhe a alternativa C: as pilhas estão em “andares” diferentes. Isso é paralelo. O fio do desenho original não faz isso; ele é uma “ponte” direta entre as pilhas.

A Bússola (O Perfil do Culpado):

Síntese do raciocínio: O fio central conecta polos opostos (+ com -), configurando série. São duas pilhas. O voltímetro lê a tensão total.
Expectativa: Diagrama com dois geradores em linha e um voltímetro sobre a carga.

4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)

A) Símbolo de apenas um gerador.

Diagnóstico do Erro: Contagem Incorreta.
Análise: O desenho mostra apenas uma pilha. A ilustração mostra claramente dois conjuntos de béqueres (duas pilhas).
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

B) Dois geradores em série e voltímetro em paralelo.

Análise de Correspondência: Perfeita.
Análise:
- Geradores: Tem dois símbolos de bateria alinhados (traço grande, traço pequeno, traço grande, traço pequeno). Isso é Série.
- Carga: O resistor (zigue-zague) representa o cronômetro.
- Medidor: O voltímetro (V) está conectado aos terminais do resistor (em paralelo).
- É a tradução exata da imagem.
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.

C) Dois geradores em paralelo.

Diagnóstico do Erro: Topologia Errada.
Análise: Aqui, os polos positivos das duas baterias estão ligados juntos num mesmo fio superior. Isso é uma ligação em Paralelo. Na imagem, o positivo de uma liga no negativo da outra.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

D) Geradores em paralelo (e desenho confuso).

Diagnóstico do Erro: Topologia Errada.
Análise: Assim como na C, a disposição sugere ramos paralelos para as fontes, o que não condiz com a ligação “fio único” entre os béqueres da imagem.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

E) Quatro geradores em série.

Diagnóstico do Erro: Excesso de Componentes.
Análise: O símbolo mostra quatro células (quatro pares de traços). A imagem tem apenas dois pares de béqueres.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.

5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)

Frase de Fechamento:
A montagem utiliza duas células eletroquímicas conectadas positivo-com-negativo (série) para somar suas voltagens e alimentar o cronômetro, cuja tensão é monitorada por um voltímetro instalado em paralelo.

Resumo-flash (A Imagem Mental):
Fio no meio das pilhas = Série (Soma voltagem). Voltímetro = Abraço por fora (Paralelo).

🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Conecte isso com o Controle Remoto da sua TV.
Abra o compartimento de pilhas. Você verá que uma pilha fica “de cabeça para cima” e a outra “de cabeça para baixo”. Por que? Para que o metalzinho no fundo conecte o (+) de uma no (-) da outra. É exatamente a mesma Associação em Série da questão, feita para somar 1,5V + 1,5V e obter os 3,0V que o controle precisa.