Atividades de Geradores e Receptores para a 2ª série do Ensino Médio com gabarito

Quem ensina Física na 2ª série do Ensino Médio sabe que Geradores e Receptores é um daqueles assuntos em que a conta é fácil e a dúvida é difícil. Muitas vezes o aluno consegue aplicar a fórmula de cabeça, mas trava quando a questão pede para comparar dois cenários ou interpretar o que está acontecendo no circuito. Eu já passei por isso várias vezes, e foi justamente isso que me fez organizar um conjunto de atividades pensado para a rotina real da turma.

Neste texto, reúno o que costuma funcionar na sala, os erros que aparecem com mais frequência e oito questões com gabarito comentado. Se você usa o gerador de provas do GeraProva para montar suas avaliações, pode aproveitar este material como base e ajustar à sua turma.

O que o aluno de 2ª série precisa saber sobre Geradores e Receptores

Um gerador é o componente do circuito que fornece energia elétrica aos demais elementos, como uma pilha ou uma bateria. Ele possui uma força eletromotriz, que representa a energia fornecida por carga, e uma resistência interna, que faz com que a tensão que chega aos terminais seja menor do que a força eletromotriz quando há corrente passando. Já o receptor é o elemento que converte energia elétrica em outra forma útil, como um motor, que transforma energia elétrica em mecânica, ou um eletrodoméstico que a converte em térmica ou luminosa. Na prática, o aluno precisa entender que a corrente sai do gerador, percorre o circuito e alimenta o receptor, e que cada componente tem um papel diferente nesse fluxo. Quando ele consegue visualizar essa cadeia, a maior parte das questões deixa de parecer um conjunto de fórmulas soltas e passa a ter uma lógica clara.

O que ele precisa saber antes

Os pré-requisitos mais citados nas questões são a lei de Ohm, que relaciona tensão, corrente e resistência, e o cálculo de potência elétrica, dado pela relação P = V·I. Sem dominar essas duas ideias, o aluno tende a aplicar a fórmula certa no lugar errado ou a inverter grandezas. Vale revisar também a relação entre tensão e número de espiras em transformadores, que aparece quando o assunto se conecta à transmissão de energia. Se a turma ainda tropeça em unidades, reserve alguns minutos para converter quilowatts em watts e miliampères em ampères antes de começar as contas.

Onde os alunos mais erram

O erro mais recorrente é confundir a relação entre tensão, corrente e resistência e, a partir daí, aplicar a fórmula de forma incorreta. Em várias questões, a alternativa mais sedutora é a que resulta de multiplicar grandezas que deveriam ser divididas, ou de usar a razão de espiras ao contrário. Outro deslize comum aparece quando o aluno esquece a resistência interna da bateria e assume que a tensão medida nos terminais é a própria força eletromotriz. Ele calcula corretamente o restante, mas chega a uma resposta que não bate com o enunciado, porque ignorou a queda de tensão dentro do gerador. Por fim, em problemas de transmissão, muitos alunos concluem que usar tensão mais baixa seria mais seguro ou mais eficiente, sem perceber que, para a mesma potência, uma corrente menor reduz as perdas por aquecimento nos fios. Quando você corrige a prova, vale perguntar ao aluno por que ele escolheu aquela alternativa, porque o raciocínio por trás do erro costuma ser mais revelador do que o resultado numérico.

Como trabalhar em sala

Algumas estratégias que uso e que não exigem material caro:

• Monte um circuito simples com pilha, fio e pequena lâmpada, e peça que os alunos prevejam o que acontece ao acrescentar um segundo componente em série.
• Resolva uma questão de lei de Ohm no quadro em voz alta, pedindo que a turma diga em qual passo a conta costuma dar errado.
• Use a comparação entre duas tensões de transmissão para discutir por que a energia chega às casas em alta tensão, mesmo que o consumo final seja em baixa.
• Peça que os alunos, em duplas, criem um enunciado parecido com um dos que você deu e troquem com outra dupla para resolver.
• Feche a aula com três perguntas rápidas em papel, para ver quem ainda confunde gerador com receptor antes da próxima avaliação.

Questões prontas de Geradores e Receptores para a 2ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

As questões a seguir foram organizadas para cobrir desde a aplicação direta da lei de Ohm até a análise de transmissão de energia. Você pode também conferir questões organizadas por habilidade em questões da habilidade EM13CNT106 e em questões da habilidade EM13CNT107.

Questão 1: perdas na transmissão de energia elétrica

Uma carga distante consome P = 10,0 kW. A linha de transmissão entre fonte e carga tem resistência total R_linha = 5,0 O. Compare as perdas na linha para transmissão direta a V1 = 230 V e para transmissão com tensão elevada V2 = 2300 V (transformador ideal com fator 10). Calcule corrente e P_perda em cada caso e indique qual opção reduz as perdas.

• ❌ A) V1: I˜100 A, P_perda˜25 kW; V2: I˜50 A, P_perda˜12 kW. — Valores extremos que não refletem os cálculos diretos a partir de P e R. Este é o distrator mais provável, porque o aluno que erra a corrente tende a chegar a números assim.
• ❌ B) V1: I˜10 A, P_perda˜0,5 kW; V2: I˜2 A, P_perda˜0,05 kW. — Jogados baixos que não fazem sentido dado o cenário da carga de 10 kW.
• ✅ C) V1: I˜43,48 A, P_perda˜9,46 kW (˜94,6%); V2: I˜4,348 A, P_perda˜95 W (˜0,95%). Preferir elevar tensão (V2). — I = P/V; para V1, I = 10000/230 ˜ 43,48 A, e P_perda = I²·5 ˜ 9,46 kW. Para V2, I = 10000/2300 ˜ 4,348 A, e P_perda ˜ 95 W. Elevar a tensão reduz a corrente e, portanto, as perdas I²R.
• ❌ D) V1: I˜20 A, P_perda˜5 kW; V2: I˜30 A, P_perda˜3 kW. — Corrente para V1 subestimada e para V2 superestimada, o que compromete a análise correta.
• ❌ E) V1: I˜50 A, P_perda˜7 kW; V2: I˜20 A, P_perda˜2 kW. — Valores incompatíveis com as fórmulas são incoerentes.

Questão 2: relação de voltas em um transformador

Um transformador tem 100 voltas no primário e 50 no secundário. Se a tensão primária é 120 V, qual é a tensão no secundário? Use a relação: Vp/Vs = Np/Ns.

• ❌ A) 30 V — Cálculo incorreto da relação entre voltas. Este é o distrator mais provável, porque o aluno costuma inverter a razão.
• ✅ B) 60 V — Cálculo correto: Vs = Vp·(Ns/Np) = 120 V·(50/100) = 60 V.
• ❌ C) 80 V — Não representa a relação entre as voltagens.
• ❌ D) 100 V — Valor errado considerando a proporção de voltas.
• ❌ E) 120 V — A tensão no secundário não pode ser igual à do primário, já que o número de voltas é diferente.

Questão 3: corrente em uma pilha alimentando um motor

Uma pilha de 9V alimenta um pequeno motor. Se o motor consome 3 W de potência, qual é a corrente que passa pela pilha? Utilize P = V·I.

• ❌ A) 0,11 A — Cálculo incorreto para P e V.
• ✅ B) 0,33 A — Cálculo correto: I = 3 W / 9 V = 0,33 A.
• ❌ C) 0,5 A — Cálculo não atende à relação estabelecida.
• ❌ D) 1 A — Valor superestimado sem referência a P e V.
• ❌ E) 2 A — Cálculo errôneo para a potência do motor.

Questão 4: corrente e potência dissipada em um resistor

Em uma atividade de laboratório sobre o consumo de energia em uma instalação de iluminação, uma fonte ideal de 12 V é conectada diretamente a um resistor de 4 O. Considere que os fios têm resistência desprezível e que não há outros componentes no circuito. A potência dissipada corresponde à taxa de transformação da energia elétrica em energia térmica no resistor. Com base nas informações do texto, determine a corrente elétrica no circuito e a potência dissipada pelo resistor.

• ✅ A) 3 A; 36 W — Pela Lei de Ohm, I = V/R = 12/4 = 3 A. A potência dissipada é P = V·I = 12 × 3 = 36 W.
• ❌ B) 6 A; 72 W — O valor de 6 A surge ao considerar, sem justificativa, uma resistência equivalente de 2 Ω, como se os 4 Ω tivessem sido divididos por dois. A potência é então calculada como 12 × 6 = 72 W. Este é o distrator mais provável.
• ❌ C) 3 A; 48 W — A corrente está correta, mas a potência de 48 W vem do uso inadequado de P = V·R, multiplicando tensão por resistência em vez de usar P = V·I ou P = V²/R.
• ❌ D) 4 A; 16 W — O valor de 4 A vem de um erro aritmético em 12/4, e a potência de 16 W resulta de elevar esse valor incorreto ao quadrado, usando indevidamente P = I² sem considerar a resistência.
• ❌ E) 12 A; 144 W — A corrente foi obtida multiplicando tensão e resistência, em vez de aplicar I = V/R. A potência foi então calculada com esse valor incorreto: P = 12 × 12 = 144 W.

Questão 5: resistência interna de uma bateria

Uma bateria tem força eletromotriz E = 12,0 V sem carga. Quando fornece corrente I = 2,0 A, sua tensão terminal medida é V = 11,2 V. Determine a resistência interna r da bateria usando V = E - I·r (V em V, I em A, r em O).

• ❌ A) r = 0,80 O (esqueceu dividir por I) — Usou r = E - V sem dividir por I; o correto é (E - V)/I = 0,40 O.
• ❌ B) r = -0,40 O (sinal invertido) — Inverteu o sinal; a resistência interna não é negativa aqui.
• ❌ C) r = 6,0 O (usou r = E/I ignorando V) — Calculou E/I = 12/2 = 6 O, desconsiderando a tensão terminal V. Este é o distrator mais provável.
• ❌ D) r = 0,04 O (dividiu por 10 a mais) — Dividiu (E - V) por 20 em vez de 2, um erro de fator 10.
• ✅ E) r = 0,40 O — Reorganizando, r = (E - V)/I = (12,0 V - 11,2 V)/2,0 A = 0,8 V/2,0 A = 0,40 O.

Questão 6: a força que faz um balão subir

Durante um passeio no parque, um grupo de crianças observa um balão de ar quente subindo. Sabendo que a densidade do ar quente é menor que a do ar frio, qual é a principal força que mantém o balão subindo?

• ❌ A) Força de atrito — A força de atrito atua em direções opostas ao movimento e não é a responsável pela subida do balão.
• ❌ B) Força gravitacional — A força gravitacional puxa o balão para baixo, não é a responsável por sua subida. Este é o distrator mais provável, já que muitos alunos imaginam que o peso é o que faz o balão subir.
• ✅ C) Força de empuxo — O empuxo, que resulta da diferença de densidade entre o ar quente e o ar frio, é a força que faz o balão subir.
• ❌ D) Força centrípeta — A força centrípeta atua em objetos em movimento circular e não se aplica ao balão subindo.
• ❌ E) Força de tensão — A força de tensão se refere a cordas ou cabos e não é a principal força no movimento do balão.

Questão 7: média diária de consumo de energia

Analise o gráfico que mostra o consumo de energia elétrica em uma residência ao longo de uma semana. Considerando que o consumo total foi de 350 kWh, calcule a média diária de consumo.

• ❌ A) 30 kWh — Cálculo incorreto da média.
• ✅ B) 50 kWh — Cálculo correto da média diária: 350 kWh / 7 dias = 50 kWh.
• ❌ C) 70 kWh — Valor maior que o correto, erro na divisão.
• ❌ D) 40 kWh — Cálculo incorreto da média. Este é o distrator mais provável, por confusão no número de dias.
• ❌ E) 60 kWh — Cálculo incorreto da média.

Questão 8: tensão obtida no secundário de um transformador

Durante uma aula de Física, estudantes analisaram um transformador ideal usado para elevar a tensão em uma instalação experimental. O enrolamento primário possui 200 espiras, o secundário possui 800 espiras e o dispositivo é alimentado com uma tensão de 120 V no primário. Em um transformador ideal, a razão entre as tensões é igual à razão entre os números de espiras correspondentes: V_s/V_p = N_s/N_p. Com base nos dados do experimento, qual é a tensão elétrica obtida no enrolamento secundário?

• ❌ A) 240 V — Resulta de calcular incorretamente a razão 800/200 como 2, em vez de 4.
• ❌ B) 30 V — Resulta da inversão indevida da razão entre as espiras, usando 200/800 em vez de 800/200.
• ❌ C) 360 V — Resulta de subtrair a tensão de entrada do valor que seria obtido após a multiplicação pela razão correta, procedimento que não faz parte da relação do transformador. Este é o distrator mais provável.
• ✅ D) 480 V — A razão N_s/N_p = 800/200 = 4. Como o secundário tem quatro vezes mais espiras, sua tensão também é quatro vezes maior: V_s = 4 × 120 V = 480 V.
• ❌ E) 120 V — Resulta de desconsiderar a diferença entre os números de espiras e assumir que o transformador mantém a tensão inalterada.

Próximos passos

Depois de aplicar essas questões, o próximo passo é observar quais erros se repetem na sua turma e voltar a eles na aula seguinte, em vez de avançar no conteúdo com a dúvida ainda aberta. Se quiser montar uma prova própria com esse mesmo nível de cobrança, você pode começar pelo gerador de provas do GeraProva e ajustar a dificuldade conforme a sua turma. Para acessar a ferramenta, basta fazer o cadastro grátis.

Este material é uma base de apoio para o seu planejamento e não substitui a sua avaliação do que a turma já domina. Adapte os enunciados, os valores e o nível de cobrança à realidade da sua sala, e use as questões como ponto de partida para as aulas e avaliações.