Um circuito em série é formado por uma pilha, uma lâmpada incandescente e uma chave interruptora. Ao se ligar a chave, a lâmpada acende quase instantaneamente, irradiando calor e luz. Popularmente, associa-se o fenômeno da irradiação de energia a um desgaste da corrente elétrica, ao atravessar o filamento da lâmpada, e à rapidez com que a lâmpada começa a brilhar. Essa explicação está em desacordo com o modelo clássico de corrente.
De acordo com o modelo mencionado, o fato de a lâmpada acender quase instantaneamente está relacionado à rapidez com que
A) o fluido elétrico se desloca no circuito.
B) as cargas negativas móveis atravessam o circuito.
C) a bateria libera cargas móveis para o filamento da lâmpada.
D) o campo elétrico se estabelece em todos os pontos do circuito.
E) as cargas positivas e negativas se chocam no filamento da lâmpada.
Resolução em Texto
📘 Matérias Necessárias para a Solução da Questão:
- Física (Eletrodinâmica – corrente elétrica, campo elétrico, circuitos)
📔 Nível da Questão:
- Intermediário — exige diferenciar conceitos como campo elétrico, movimento de cargas e modelos de propagação
✅ Gabarito:
- D
🎯 Tema/Objetivo Geral:
- Eletricidade — Funcionamento da Corrente e Campo Elétrico
🔷 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
📌 Comando Essencial
“…o fato de a lâmpada acender quase instantaneamente está relacionado à rapidez com que […]”
❓ O que está sendo pedido?
Identificar qual fenômeno físico explica, segundo a Física clássica, o acendimento rápido da lâmpada ao se fechar a chave.
🎯 Objetivo Cristalino
Mostrar que o acendimento imediato não depende da velocidade das cargas, mas da propagação do campo elétrico no circuito.
💡 Dica Geral
A velocidade das cargas elétricas é lenta, mas o campo elétrico que organiza o movimento é praticamente instantâneo.
💬 Armadilha Comum
“Não seria porque os elétrons vão rápido?”
→ Não! Os elétrons se movem a poucos milímetros por segundo. O que se propaga rápido é o campo elétrico, que organiza o fluxo de cargas em todos os pontos do fio simultaneamente.
✔ Pergunta de Atenção
Se os elétrons se movem tão devagar quanto formigas, como a luz da lâmpada acende quase instantaneamente?
🔷 Passo 2: Explicação de Conceitos Necessários
🔬 1. Corrente Elétrica x Campo Elétrico
- A corrente elétrica é o movimento ordenado de cargas (elétrons, geralmente).
- Esse movimento é causado pela ação de um campo elétrico.
- O campo elétrico é o “comando” que organiza esse movimento.
🔬 2. Velocidade de propagação do campo x velocidade dos elétrons
- O campo elétrico se propaga à velocidade próxima à da luz, por todo o circuito metálico, assim que a DDP é aplicada (quando a chave fecha).
- Já os elétrons individuais se movem lentamente, a milímetros por segundo (chamado de velocidade de deriva).
🔬 3. Por que a lâmpada acende imediatamente?
- Porque assim que o campo elétrico se estabelece, os elétrons já existentes no filamento da lâmpada respondem imediatamente ao campo, começando a se mover, gerando calor e luz.
🔷 Passo 3: Desenvolvimento do raciocínio
A) o fluido elétrico se desloca no circuito.
→ ❌ Obsoleto: “fluido elétrico” é conceito ultrapassado da Física do século XVIII.
B) as cargas negativas móveis atravessam o circuito.
→ ❌ Os elétrons se movem devagar → não justificam a rapidez do acendimento.
C) a bateria libera cargas móveis para o filamento da lâmpada.
→ ❌ Cargas já estão presentes em todo o circuito, inclusive no filamento. A bateria apenas organiza o fluxo via campo elétrico.
D) o campo elétrico se estabelece em todos os pontos do circuito.
→ ✅ Correto. A rapidez do acendimento se deve à propagação instantânea do campo elétrico, que organiza o movimento de cargas em todo o circuito ao mesmo tempo.
E) as cargas positivas e negativas se chocam no filamento da lâmpada.
→ ❌ Não há choque entre cargas no filamento → apenas movimentação organizada dos elétrons livres.
🔷 Passo 4: Conclusão e Justificativa Final
O modelo clássico da Física explica que, ao fechar a chave, o campo elétrico se propaga imediatamente por todo o circuito, fazendo com que os elétrons presentes em cada trecho comecem a se mover ao mesmo tempo.
Por isso, a lâmpada acende quase instantaneamente, mesmo com elétrons se movendo lentamente.
✅ Alternativa correta: D
