Baterias de lítio, utilizadas em dispositivos eletrônicos portáteis, são constituídas de células individuais com ddp de 3,6 V. É comum os fabricantes de computadores utilizarem as células individuais para a obtenção de baterias de 10,8 V ou 14,4 V. No entanto, fazem a propaganda de seus produtos fornecendo a informação do número de células da bateria e sua capacidade de carga em mAh, por exemplo, 4 400 mAh.
Disponível em: www.laptopbattery.net. Acesso em: 15 nov. 2011 (adaptado).
Dentre as baterias de 10,8 V e 14,4 V, constituídas por 12 células individuais, qual possui maior capacidade de carga?
A) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em paralelo de 4 conjuntos com 3 células em série.
B) A bateria de 14,4 V, porque possui combinações em paralelo de 3 conjuntos com 4 células em série.
C) A bateria de 14,4 V, porque possui combinações em série de 3 conjuntos com 4 células em paralelo.
D) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em série de 4 conjuntos com 3 células em paralelo.
E) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em série de 3 conjuntos com 4 células em série.
Resolução em texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
Física (Eletricidade – Associação de pilhas e baterias)
📔 Nível da Questão:
Médio
✅ Gabarito:
A) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em paralelo de 4 conjuntos com 3 células em série.
🎯 Tema/Objetivo Geral:
Analisar como a associação de células em série e paralelo influencia a tensão e a capacidade de carga de baterias.
🔷 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando essencial do enunciado: “Dentre as baterias de 10,8 V e 14,4 V, constituídas por 12 células individuais, qual possui maior capacidade de carga?”
📌 Explicação detalhada: Devemos identificar a estrutura interna (como as células estão associadas) e concluir qual bateria apresenta maior capacidade de carga em mAh.
📌 Palavras-chave:
- “capacidade de carga”
- “células em série e paralelo”
- “bateria de 10,8 V” e “bateria de 14,4 V”
📌 Objetivo da questão: Determinar qual configuração (de 10,8 V ou 14,4 V) oferece maior capacidade de carga, analisando corretamente como as células estão organizadas em série e paralelo.
➡️ Agora que o comando e o objetivo estão definidos, vamos lembrar os conceitos fundamentais para resolver.
🔷 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
📌 Associação em Série: ✔ A tensão elétrica (V) se soma.
✔ A capacidade de carga (mAh) permanece a mesma.
📌 Associação em Paralelo: ✔ A tensão elétrica permanece a mesma.
✔ A capacidade de carga (mAh) se soma.
📌 Tensão de uma célula: Cada célula individual tem uma ddp de 3,6 V.
📌 Capacidade de uma célula: Todas as células possuem a mesma capacidade básica em mAh.
📌 Importância da quantidade de paralelo: Quanto mais conjuntos em paralelo, maior será a capacidade de carga total da bateria.
➡️ Agora que entendemos os conceitos, vamos interpretar como essas associações estão estruturadas para cada bateria.
🔷 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 Contexto da questão: Existem 12 células disponíveis para formar as duas baterias (10,8 V e 14,4 V). Queremos descobrir a estrutura que maximize a capacidade de carga.
📌 Frase-chave: “Dentre as baterias de 10,8 V e 14,4 V, constituídas por 12 células individuais…”
📌 Relação com o conteúdo físico: Como o número de células é o mesmo para as duas baterias (12), a forma de associação (série e paralelo) determinará se a capacidade total será maior ou menor.
➡️ Agora, vamos calcular exatamente como as associações são feitas.
🔷 Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
📌 Bateria de 10,8 V:
- Cada célula tem 3,6 V.
- Para atingir 10,8 V: 3 células em série (3 × 3,6 V = 10,8 V).
- Usando 12 células: 12 ÷ 3 = 4 conjuntos.
- Ou seja, 4 conjuntos em paralelo de 3 células em série.
📌 Bateria de 14,4 V:
- Cada célula tem 3,6 V.
- Para atingir 14,4 V: 4 células em série (4 × 3,6 V = 14,4 V).
- Usando 12 células: 12 ÷ 4 = 3 conjuntos.
- Ou seja, 3 conjuntos em paralelo de 4 células em série.
📌 Comparação da Capacidade de Carga: ✔ Na associação em paralelo, a capacidade de carga soma. ✔ A bateria de 10,8 V tem 4 conjuntos em paralelo → maior capacidade de carga. ✔ A bateria de 14,4 V tem 3 conjuntos em paralelo → menor capacidade de carga.
➡️ Resultado: A bateria de 10,8 V possui maior capacidade de carga.
🔷 Passo 5: Análise das Alternativas e Resolução
📌 Alternativas apresentadas:
A) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em paralelo de 4 conjuntos com 3 células em série.
✅ Correta! 4 conjuntos em paralelo somam mais capacidade.
B) A bateria de 14,4 V, porque possui combinações em paralelo de 3 conjuntos com 4 células em série.
❌ Errado. 3 conjuntos têm menor capacidade de carga.
C) A bateria de 14,4 V, porque possui combinações em série de 3 conjuntos com 4 células em paralelo.
❌ Errado. 4 células em paralelo não bateriam a tensão de 14,4 V.
D) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em série de 4 conjuntos com 3 células em paralelo.
❌ Errado. A associação correta é 4 conjuntos em paralelo, não em série.
E) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em série de 3 conjuntos com 4 células em série.
❌ Errado. Isso descreve a configuração da bateria de 14,4 V.
✅ Conclusão: Alternativa A
🔷 Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
📌 Resumo do raciocínio: Comparamos a forma como as células estão associadas nas baterias de 10,8 V e 14,4 V. Identificamos que a bateria de 10,8 V tem mais conjuntos em paralelo (4 conjuntos), aumentando a capacidade de carga.
📌 Reafirmação da alternativa correta: A bateria de 10,8 V, com 4 conjuntos em paralelo de 3 células em série, tem maior capacidade de carga.
🔍 Resumo Final: Quanto mais conjuntos em paralelo, maior a capacidade total da bateria. A bateria de 10,8 V, com 4 conjuntos paralelos, apresenta maior capacidade de carga do que a bateria de 14,4 V.
✅ Gabarito final: Alternativa A
