No circuito elétrico, estão associadas quatro lâmpadas elétricas idênticas A, B, C e D. Considere a fonte de tensão (V) ideal.
Comparando-se o brilho das lâmpadas, se a lâmpada A queimar, de modo que não possa conduzir corrente elétrica, observa-se que
A) as lâmpadas B e D apagam-se, e C permanece acesa com o mesmo brilho.
B) a lâmpada B apaga-se, a C permanece acesa com o mesmo brilho e D permanece apagada.
C) a lâmpada B apaga-se, a C permanece acesa com maior brilho e D permanece acesa com o mesmo brilho.
D) a lâmpada B apaga-se, a C permanece acesa com o mesmo brilho e D permanece acesa com maior brilho.
E) as lâmpadas C e D permanecem acesas com o mesmo brilho e B permanece acesa com maior brilho.
Resolução em texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão: Eletricidade, Circuitos Elétricos (associação de lâmpadas)
Nível da Questão: Médio
Gabarito: B
Tema/Objetivo Geral: Analisar como o caminho de menor resistência afeta o acendimento das lâmpadas (A, B, C e D) em um circuito e explicar por que, ao queimar a lâmpada A, B apaga-se, C mantém seu brilho e D permanece apagada.
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Retomada do Comando:
O enunciado descreve um circuito com quatro lâmpadas idênticas (A, B, C e D) e uma fonte ideal de tensão (V). Pergunta-se o que acontece com o “brilho” de cada lâmpada quando a lâmpada A queima, deixando de conduzir corrente.
🔹 Explicação Detalhada:
Precisamos identificar como a queima de A, que interrompe a condução de corrente naquele ramo, afeta o acendimento das lâmpadas associadas. Em especial, devemos determinar por que B apaga-se, por que C mantém o brilho e por que D nunca esteve acesa, tendo em vista que havia um caminho alternativo onde a corrente enfrentaria menor resistência.
📌 Identificação de Palavras-chave:
- Lâmpada queimada, circuito aberto, associação em série, associação em paralelo, caminho de menor resistência.
📌 Definição do Objetivo:
Explicar o impacto da queima de A no circuito, analisando individualmente as lâmpadas B, C e D, e identificar qual alternativa reflete corretamente o comportamento do circuito.
“Agora que o comando foi analisado e o objetivo definido, vamos abordar os conceitos e conteúdos necessários.”
Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Conceitos Teóricos Essenciais:
- Associação em Série:
- Se dois componentes estão em série, a corrente que flui por eles é a mesma. Se um deles queima (abertura no circuito), a corrente não flui mais pelo ramo, apagando os dispositivos em série.
- Associação em Paralelo:
- Em circuitos paralelos, cada ramo possui um caminho independente. Se um ramo é interrompido, os demais continuam recebendo a tensão da fonte normalmente.
- Caminho de Menor Resistência:
- A corrente elétrica prefere o caminho de menor resistência. Se houver um ramo com resistência muito maior, a corrente o evita, e os dispositivos nesse ramo podem permanecer apagados.
📌 Definições Importantes:
- Lâmpada D: Se estiver em um caminho onde a corrente enfrenta maior resistência (ou se houver um caminho alternativo com resistência muito menor), ela nunca se acende, permanecendo apagada.
“Com os conceitos bem estabelecidos, vamos agora interpretar o texto da questão.”
Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Análise do Contexto:
- O diagrama do circuito indica que as lâmpadas estão associadas de forma a que A e B estejam em série, enquanto C está em um ramo paralelo.
- D está posicionada em um caminho alternativo onde a corrente prefere outro trajeto (de menor resistência), fazendo com que D nunca tenha sido acesa.
📌 Identificação de Frases-chave:
- “se a lâmpada A queimar”
- “a corrente sempre escolhe o caminho menos trabalhoso”
📌 Relação com o Conteúdo de Eletricidade:
- A queima de A, que interrompe o circuito, causa a interrupção da corrente no ramo onde B está em série com A, apagando B.
- C, estando em paralelo, continua a receber tensão e corrente, mantendo seu brilho.
- D nunca esteve acesa, pois a corrente preferiu seguir por um caminho de menor resistência.
“Agora que o texto foi interpretado, vamos desenvolver o raciocínio e as explicações técnicas para a resolução completa.”
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio
📌 Resolução Detalhada:
Essa é a imagem do circuito funcionando normalmente com a lâmpada A em devido funcionamento.
Segue uma segunda ilustração desta vez com a lâmpada A queimada
- Lâmpada A:
- Quando A queima, ela se torna um circuito aberto, ou seja, não conduz corrente.
- Lâmpada B:
- B está em série com A. Como a corrente que passa por um circuito em série depende de todos os componentes estarem funcionando, a queima de A interrompe o fluxo de corrente, fazendo com que B apague-se.
- Lâmpada C:
- C está em um ramo paralelo ao ramo que contém A e B. Sendo assim, a queima de A não afeta o caminho de C, e a tensão e a corrente em seu ramo permanecem inalteradas.
- Como resultado, C mantém seu brilho com as mesmas condições de operação da fonte.
- Lâmpada D:
- D está em um caminho onde a corrente enfrenta maior resistência, pois existe um caminho alternativo de menor resistência que a corrente prefere seguir.
- Portanto, D nunca esteve acesa, independentemente da queima de A.
📌 Explicação da Lógica Elétrica:
- A corrente em um circuito se distribui de forma que o caminho de menor resistência seja o preferido.
- Em associação em série, a falha de um componente (A) interrompe a corrente para todos os dispositivos daquele ramo (B).
- Em paralelo, se o caminho permanece inalterado (como o de C), a lâmpada mantém seu funcionamento.
- D, situada em um ramo desfavorecido pela alta resistência, não recebe corrente e, assim, permanece apagada.
“Com o raciocínio desenvolvido, vamos agora analisar as alternativas apresentadas.”
Passo 5: Análise das Alternativas
Revisando as opções disponíveis:
- (A) “as lâmpadas B e D apagam-se, e C permanece acesa com o mesmo brilho.”
- Embora esta alternativa afirme que D apaga-se, a redação “apagam-se” pode sugerir que D estava acesa antes, o que não corresponde ao fato de que D nunca esteve acesa devido ao caminho alternativo de menor resistência.
- (B) “a lâmpada B apaga-se, a C permanece acesa com o mesmo brilho e D permanece apagada.”
- Essa alternativa descreve corretamente que B apaga-se (por estar em série com A), C continua acesa com o mesmo brilho (por estar em paralelo e não ser afetada) e D permanece apagada (pois nunca foi alimentada, já que a corrente opta por um caminho de menor resistência).
- (C) “a lâmpada B apaga-se, a C permanece acesa com maior brilho e D permanece acesa com o mesmo brilho.”
- Incorreto, pois não há motivo para C aumentar o brilho nem para D se acender.
- (D) “a lâmpada B apaga-se, a C permanece acesa com o mesmo brilho e D permanece acesa com maior brilho.”
- Incorreto, pois D não se acende em hipótese alguma.
- (E) “as lâmpadas C e D permanecem acesas com o mesmo brilho e B permanece acesa com maior brilho.”
- Incorreto, pois B não permanece acesa; ela apaga-se devido à interrupção da corrente em A.
“Finalmente, vamos concluir a resolução com um resumo e a justificativa final.”
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do Raciocínio:
- A queima da lâmpada A abre o circuito em seu ramo, fazendo com que a lâmpada B (que está em série com A) apague-se.
- A lâmpada C, estando em um ramo paralelo, continua recebendo a tensão da fonte e mantém seu brilho inalterado.
- A lâmpada D nunca esteve acesa, pois a corrente preferiu o caminho de menor resistência, evitando o ramo onde D está inserida.
📌 Reafirmação da Alternativa Correta:
A alternativa B (“a lâmpada B apaga-se, a C permanece acesa com o mesmo brilho e D permanece apagada”) descreve com precisão a situação do circuito.
🔍 Resumo Final:
Com a queima de A, B perde corrente (por estar em série com A) e apaga-se, enquanto C, em paralelo, mantém o mesmo brilho. D, por estar em um caminho de maior resistência devido à existência de um caminho alternativo de menor resistência, nunca se acendeu, permanecendo apagada. Assim, a resposta correta é a alternativa B.
