Uma pessoa percebe que a bateria de seu veículo fica descarregada após cinco dias sem uso. No início
desse período, a bateria funcionava normalmente e estava com o total de sua carga nominal, de 60 Ah. Pensando
na possibilidade de haver uma corrente de fuga, que se estabelece mesmo com os dispositivos elétricos do
veículo desligados, ele associa um amperímetro digital ao circuito do veículo.
Qual dos esquemas indica a maneira com que o amperímetro deve ser ligado e a leitura por ele realizada?
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
- Eletrodinâmica
- Corrente Elétrica
- Circuitos Elétricos.
Nível da Questão: Médio.
Gabarito: Letra B.
Resolução Passo a Passo
Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
O enunciado descreve uma situação em que a bateria de um veículo descarrega após cinco dias. A tarefa é verificar a existência de uma corrente de fuga no circuito utilizando um amperímetro.
Objetivo: Determinar o esquema correto de ligação do amperímetro para medir a corrente de fuga da bateria e interpretar a leitura feita.
Passo 2: Tradução e Interpretação do Texto
- Frase-chave: “Pensando na possibilidade de haver uma corrente de fuga… associa um amperímetro digital ao circuito do veículo.”
O texto aponta que é necessário identificar uma corrente elétrica indesejada que permanece fluindo mesmo com os dispositivos desligados. Para isso, um amperímetro deve ser corretamente conectado ao circuito. - A solução deve considerar que o amperímetro mede a corrente elétrica que circula e que sua leitura corresponde à taxa de descarga da bateria.
Passo 3: Explicação de Conceitos Necessários
- Corrente elétrica (i): Movimento de cargas elétricas em um condutor, definido como Q=i. Δt
Q: carga elétrica total em coulombs.
Δt: intervalo de tempo em segundos. - Unidade de capacidade da bateria (Ah): Representa a carga total que uma bateria pode fornecer.
- Amperímetro: Instrumento que mede a corrente elétrica em um circuito, sempre conectado em série com o circuito onde a corrente é medida.
Passo 4: Desenvolvimento do Raciocínio e Cálculos
Conversão de tempo:
O tempo dado é 5 dias: Δt=5×24=120 horas
Convertendo para segundos (1 hora = 3600 s):Δt=120×3600=432000
Cálculo da corrente:
A bateria possui uma carga de 60 Ah. Convertendo para coulombs Q=60×3600=216000 C
Usando i=Q/Δt = 216000/ 432000 = 0,5
A corrente de fuga que descarrega a bateria é 0,5 A.
Ligação do amperímetro:
Para medir a corrente, o amperímetro deve ser conectado em série no circuito do veículo, interrompendo o fluxo normal da corrente. Assim, a corrente total do circuito passará pelo amperímetro.
Passo 5: Análise das Alternativas
A)
Esquema: O amperímetro é conectado, mas a corrente medida está incorreta (0,5 A).
Erro: Apesar da conexão em série, a leitura apresentada no esquema (0,5 A) não reflete corretamente a fuga total.
Correção: Alterar a posição do amperímetro para medir a fuga corretamente.
B)
Esquema: O amperímetro está conectado em série, indicando corretamente a corrente de fuga (0,5 A).
Correta: A leitura de 0,5 A é consistente com o cálculo e representa a corrente total de fuga.
C)
Esquema: O amperímetro está mal posicionado e não interrompe o fluxo da corrente, o que resulta em leitura incorreta.
Erro: A corrente de fuga não pode ser medida corretamente.
Correção: Posicionar o amperímetro em série no circuito.
D)
Esquema: O amperímetro indica uma leitura de 12 A.
Erro: A corrente de 12 A é incompatível com os cálculos da corrente de fuga (0,5 A).
Correção: Ajustar a leitura para o valor correto.
E)
Esquema: O amperímetro está posicionado em paralelo ao circuito.
Erro: Amperímetros não devem ser conectados em paralelo, pois isso pode sobrecarregar o instrumento.
Correção: Reposicionar o amperímetro em série.
Passo 6: Conclusão e Justificativa Final
Conclusão:
A alternativa B é correta porque representa a conexão em série do amperímetro, necessária para medir a corrente elétrica que descarrega a bateria. A leitura indicada (0,5 A) condiz com os cálculos da corrente de fuga, que explicam o esgotamento da bateria em cinco dias.
Resumo Final:
Para medir a corrente de fuga, o amperímetro deve ser ligado em série ao circuito do veículo. O valor indicado de 0,5 A está correto, justificando o esgotamento da bateria no período. O esquema da alternativa B atende a essas condições.
