Um curioso estudante, empolgado com a aula de circuito elétrico que assistiu na escola, resolve desmontar sua lanterna. Utilizando-se da lâmpada e da pilha, retiradas do equipamento, e de um fio com as extremidades descascadas, faz as seguintes ligações com a intenção de acender a lâmpada:
Tendo por base os esquemas mostrados, em quais casos a lâmpada acendeu?
A) (1), (3), (6)
B) (3), (4), (5)
C) (1), (3), (5)
D) (1), (3), (7)
E) (1), (2), (5)
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Eletrodinâmica
- Circuitos Elétricos Simples
Tema/Objetivo Geral: Identificação de um circuito elétrico fechado e funcional.
Nível da Questão: Fácil – A questão é considerada fácil porque aborda o conceito mais fundamental de um circuito elétrico: a necessidade de um caminho contínuo para a corrente. A resolução não exige cálculos, apenas a análise visual de cada diagrama para verificar se as conexões permitem que a eletricidade flua da pilha para a lâmpada e de volta para a pilha.
Gabarito: D) (1), (3), (7). A alternativa está correta pois apenas nestes três esquemas a corrente elétrica tem um caminho fechado, saindo de um polo da pilha, passando pelos dois terminais da lâmpada (base e rosca) e retornando ao outro polo da pilha.
🔎 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Transcrição Essencial
“Tendo por base os esquemas mostrados, em quais casos a lâmpada acendeu?”
O que está sendo pedido?
A questão nos pede para analisar sete tentativas de montar um circuito e identificar em quais delas a lâmpada realmente acenderá.
Objetivo Cristalino
Nosso objetivo é verificar, para cada um dos sete diagramas, se existe um circuito fechado, ou seja, um caminho completo e ininterrupto para a corrente elétrica passar pela pilha e pela lâmpada.
Pergunta de Atenção ✔
Você sabe quais são os dois pontos de contato (terminais) de uma lâmpada de rosca? Identificar esses dois pontos é crucial para saber como conectá-la corretamente!
📚 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
Explicação de termos
Para resolver este problema, precisamos conhecer as “regras do jogo” de um circuito simples:
- Pilha (Fonte de Energia):
- Função: Ela “empurra” os elétrons, criando a corrente elétrica.
- Terminais: Possui dois polos, um positivo (+), que é o “pininho” no topo, e um negativo (-), que é a base metálica. Para a corrente fluir, ela deve sair de um polo e chegar ao outro.
- Lâmpada (Resistor/Carga):
- Função: Transforma a energia elétrica em luz e calor.
- Terminais: Uma lâmpada de rosca comum possui dois pontos de contato para a eletricidade entrar e sair:
- A rosca metálica lateral.
- O ponto metálico na base inferior.
- Regra: A corrente elétrica precisa passar através do filamento interno da lâmpada. Para isso, ela deve entrar por um terminal (ex: a rosca) e sair pelo outro (a base).
- Circuito Elétrico Fechado:
- Explicação: É a condição obrigatória para que a lâmpada acenda. A corrente precisa ter um caminho completo, sem interrupções, saindo de um polo da pilha, passando pelos dois terminais da lâmpada e retornando ao outro polo da pilha. Se o caminho estiver quebrado em qualquer ponto, ou se os fios estiverem em curto-circuito, a lâmpada não acende.
📝 Passo 3: Tradução e Interpretação do Problema
Contextualização Simplificada
Imagine que a corrente elétrica é um trem. A pilha é a estação de partida e de chegada. A lâmpada é uma montanha com um túnel (o filamento) que se ilumina quando o trem passa por dentro. O fio é o trilho. Para a montanha se iluminar, o trem precisa sair de um lado da estação (polo A), seguir pelo trilho, entrar no túnel da montanha por um portal (terminal 1), sair pelo outro portal (terminal 2), seguir pelo trilho e voltar para o outro lado da estação (polo B). Nossa tarefa é ser o engenheiro de tráfego e verificar em quais dos sete “mapas” o trilho foi construído corretamente para que o trem complete a viagem.
Estratégia Geral
A estratégia é uma inspeção visual sistemática para cada um dos sete casos. Vamos seguir o caminho da corrente e verificar se as três condições são atendidas:
- O circuito sai de um polo da pilha?
- O circuito passa pelos dois terminais da lâmpada (base e rosca)?
- O circuito retorna ao outro polo da pilha?
Se a resposta for “sim” para as três perguntas, a lâmpada acende.
🧮 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
Passo a Passo Detalhado
Vamos analisar cada esquema:
- (1) Acende? SIM.
- Caminho: A corrente sai do polo (+) da pilha, passa pela rosca da lâmpada, atravessa o filamento, sai pela base da lâmpada, percorre o fio e retorna ao polo (-) da pilha. É um circuito fechado e funcional.
- (2) Acende? NÃO.
- Problema: O fio conecta os dois terminais da lâmpada (rosca e base) um ao outro. A corrente que sai da pilha entra na rosca e tem dois caminhos: passar pelo filamento (difícil) ou pelo fio (fácil). A corrente sempre prefere o caminho mais fácil, então ela passa pelo fio, dando a volta na lâmpada sem passar pelo filamento. Isso é um curto-circuito na lâmpada.
- (3) Acende? SIM.
- Caminho: A corrente sai do polo (+) da pilha, entra pela base da lâmpada, atravessa o filamento, sai pela rosca, percorre o fio e retorna ao polo (-) da pilha. É um circuito fechado e funcional. (É a mesma lógica do caso 1, apenas com a conexão do fio invertida na lâmpada).
- (4) Acende? NÃO.
- Problema: A corrente sai do polo (+) da pilha, passa pelo fio e encosta na lateral de vidro da lâmpada, e não em um terminal metálico. O circuito está aberto.
- (5) Acende? NÃO.
- Problema: Tanto o polo (+) da pilha quanto o fio estão conectados ao mesmo terminal da lâmpada (a rosca lateral). A corrente não tem como passar pelo filamento e sair pelo outro terminal (a base). O circuito está incompleto.
- (6) Acende? NÃO.
- Problema: O fio conecta o polo (+) e o polo (-) da pilha diretamente. A corrente passa toda pelo fio, ignorando a lâmpada. Isso é um curto-circuito na pilha, o que pode ser perigoso (a pilha esquenta muito).
- (7) Acende? SIM.
- Caminho: A pilha está deitada. A corrente sai do polo (+) da pilha (base da pilha), entra pela base da lâmpada, passa pelo filamento, sai pela rosca, percorre o fio e retorna ao polo (-) da pilha (“pininho”). É um circuito fechado e funcional.
Verificação Intermediária
Nossa inspeção identificou três circuitos funcionais: (1), (3) e (7). Em todos os outros, havia um erro fatal (curto-circuito, circuito aberto ou conexão incorreta).
Possível armadilha ❓/ ✔
A principal armadilha é não identificar corretamente os dois terminais da lâmpada. No caso (5), por exemplo, pode parecer que o circuito está fechado, mas como os dois contatos estão no mesmo terminal (a rosca), a corrente não passa pelo filamento. Outra armadilha comum é o caso (6), onde a lâmpada está no circuito, mas a corrente “pega um atalho” pelo fio, caracterizando um curto-circuito.
Fechamento e expectativa
Concluímos que as lâmpadas acendem nos casos (1), (3) e (7). Esperamos encontrar essa combinação nas alternativas.
✅ Passo 5: Análise das Alternativas
Listagem das Alternativas
A) (1), (3), (6)
B) (3), (4), (5)
C) (1), (3), (5)
D) (1), (3), (7)
E) (1), (2), (5)
Justificativa Individual
- 🔴 A) (1), (3), (6): Incorreta. O caso (6) é um curto-circuito na pilha.
- 🔴 B) (3), (4), (5): Incorreta. Os casos (4) e (5) são circuitos abertos/incompletos.
- 🔴 C) (1), (3), (5): Incorreta. O caso (5) tem conexão incorreta na lâmpada.
- 🟢 D) (1), (3), (7): Correta. Contém exatamente os três casos em que um circuito elétrico fechado e funcional foi estabelecido.
- 🔴 E) (1), (2), (5): Incorreta. Os casos (2) e (5) não funcionam.
🏆 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Resumo do Raciocínio
Para que uma lâmpada acenda, a corrente elétrica deve fluir continuamente de um polo da pilha, passar pelos dois terminais distintos da lâmpada (base e rosca) e retornar ao outro polo da pilha. A análise dos sete esquemas mostrou que apenas as montagens (1), (3) e (7) satisfazem todas essas condições, formando um circuito fechado e funcional.
Gabarito Reafirmado
A alternativa correta é a D) (1), (3), (7).
Resumo Final para Revisão 🔍
Para fixar: Pense no “caminho da eletricidade”. Ele precisa ser uma pista de corrida circular e sem atalhos: sai da pilha, passa por dentro da lâmpada (entrando por um lado e saindo pelo outro) e volta para a pilha.
