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EsPCEx 2027 · Questão 32 — Questões de Física comentadas — Método TEF

Eletrodinâmica — geradores e receptores reais

Questão 32 da prova de Física do Concurso de Admissão EsPCEx 2026/2027 · 1º dia · gabarito e resolução comentada pelo Método TEF.

Q32
Eletricidade — Eletrodinâmica — Geradores e receptores reais

Uma bateria $B_1$, de força eletromotriz constante $\varepsilon_1=12\text{V}$ e resistência interna $r_1$, é percorrida por uma corrente de intensidade $i_1$ e é utilizada para carregar outra bateria, $B_2$, descarregada, de força eletromotriz $\varepsilon_2$, também constante, e resistência interna $r_2=1\Omega$, percorrida por uma corrente de intensidade $i_2=1{,}5\text{A}$. A mesma bateria $B_1$ também é utilizada para manter acesa uma lâmpada $L$ de resistência $R_L=20\Omega$, que é percorrida por uma corrente $i_L=0{,}5\text{A}$. A figura mostra o circuito elétrico que representa a situação descrita.

Circuito em paralelo com bateria B1, bateria B2 sendo carregada e lâmpada L

Desprezando as resistências dos fios e das conexões utilizadas, os valores de $\varepsilon_2$ e de $r_1$ são, respectivamente,

A)8,5 V e 2,0 $\Omega$.
B)8,5 V e 1,0 $\Omega$.
C)10,5 V e 1,0 $\Omega$.
D)10,5 V e 2,0 $\Omega$.
E)8,5 V e 0,5 $\Omega$.

Gabarito TEF — EsPCEx 2027

B
Resolução

A bateria $B_1$ fornece energia simultaneamente à lâmpada e à bateria $B_2$, que está sendo carregada. Como esses dois ramos estão em paralelo, a tensão em seus terminais é a mesma. A lâmpada fornece a maneira mais direta de descobrir essa tensão.

Pela lei de Ohm, \[U=R_Li_L=20\cdot0{,}5=10\,\text{V}.\] Na bifurcação, a corrente fornecida por $B_1$ se divide entre os dois ramos. Pela conservação da carga elétrica, \[i_1=i_2+i_L=1{,}5+0{,}5=2{,}0\,\text{A}.\]

A bateria $B_2$ recebe energia para ser carregada, funcionando como receptor. A tensão aplicada precisa superar sua força eletromotriz e a queda de tensão interna: \[U=\varepsilon_2+r_2i_2.\] Substituindo, \[10=\varepsilon_2+1\cdot1{,}5\quad\Rightarrow\quad\varepsilon_2=8{,}5\,\text{V}.\]

Já $B_1$ funciona como gerador: sua tensão terminal é menor que a força eletromotriz por causa da resistência interna. Assim, \[U=\varepsilon_1-r_1i_1\quad\Rightarrow\quad10=12-2r_1\quad\Rightarrow\quad r_1=1{,}0\,\Omega.\] Os valores procurados são, respectivamente, 8,5 V e 1,0 Ω. A diferença de 2 V entre a força eletromotriz e a tensão externa de $B_1$ corresponde à queda interna $r_1i_1$.

Cuidado, armadilha! As duas baterias não desempenham o mesmo papel. Usar a equação de gerador para a bateria que está sendo carregada troca o sinal da queda interna. Além disso, a corrente em $B_1$ é a soma das correntes dos ramos.

Alternativa correta: B

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