Atividades de Geradores e Receptores para a 3ª série do Ensino Médio com gabarito

Quem ensina Física na 3ª série do Ensino Médio sabe que Geradores e Receptores é um daqueles temas em que a teoria parece simples até o aluno precisar aplicar em um circuito. Eu mesmo já passei por isso: a turma entende a definição no quadro, mas, quando vem a conta com potência, tempo e unidades misturadas, a dúvida aparece na hora. Por isso, este texto organiza o que realmente importa, os erros que aparecem com frequência e questões prontas para você usar.

Quero deixar uma coisa clara desde o início: o objetivo não é transformar a aula em uma sequência de fórmulas decoradas, e sim fazer o aluno entender o que acontece com a energia em cada elemento do circuito. Quando ele entende isso, as contas deixam de ser um mistério.

O que o aluno de 3ª série precisa saber sobre Geradores e Receptores

Um gerador é o elemento que converte outra forma de energia em energia elétrica e a entrega ao circuito, o que se expressa pela força eletromotriz (f.e.m.) e pela tensão terminal. Na prática, a tensão que chega aos terminais do gerador nem sempre é igual à f.e.m., porque existe uma resistência interna que faz parte da fonte. Esse ponto é central: a relação V = E − I·r mostra que, quanto maior a corrente fornecida, maior a queda de tensão nos terminais. Um receptor, por sua vez, é o elemento que converte energia elétrica em outra forma útil, como térmica, luminosa ou mecânica, e também pode ter resistência interna e uma força contraeletromotriz. O aluno precisa diferenciar bem esses dois papéis, porque é isso que sustenta toda a resolução das questões.

Na 3ª série, o tema também conversa com a noção de energia gerada e consumida ao longo do tempo. Quando o enunciado fala em potência e horas de funcionamento, o aluno precisa transformar essas informações em energia, geralmente em kWh, e isso exige cuidado com as unidades.

O que ele precisa saber antes

Os pré-requisitos mais citados nas questões são a potência elétrica, a conversão entre kWh e Wh e a lei de Ohm, que relaciona tensão, corrente e resistência. Também é útil que o aluno já domine o cálculo de corrente elétrica e a ideia de resistência em circuitos simples. Se algum desses pontos estiver frágil, vale revisar antes de entrar em Geradores e Receptores, porque o tema depende deles o tempo todo.

Onde os alunos mais erram

O erro mais recorrente é confundir potência com energia. O aluno calcula apenas a potência, ignora o tempo de funcionamento e chega a um valor que nem tem a unidade correta. Em outras questões, a dificuldade está em misturar kWh com Wh: a energia de 500 W durante 4 horas dá 2000 Wh, o que equivale a 2 kWh, mas quem esquece a conversão costuma apresentar um valor mil vezes maior ou menor.

Outro erro típico aparece na lei de Ohm. Quando a relação entre tensão, corrente e resistência é tratada como soma ou subtração, o aluno perde a noção de que a grandeza é um produto. Um distrator bastante atraente nesse ponto é justamente a fórmula com soma, porque parece plausível para quem decorou a expressão de forma mecânica.

Na resistência interna de um gerador, o erro costuma estar em esquecer de dividir pela corrente. O aluno calcula a diferença entre a f.e.m. e a tensão terminal e para aí, obtendo um valor que não é a resistência. Vale insistir que a queda de tensão é apenas o primeiro passo.

Também aparece a confusão entre gerador e receptor, sobretudo quando o aluno tem de identificar o elemento que protege o circuito. Para-raios, fusíveis e transformadores costumam ser misturados com geradores e receptores, e essa confusão revela que a função de cada componente ainda não está clara.

Como trabalhar em sala

Uma ideia que funciona bem é começar com um circuito simples montado com pilha, lâmpada e fios, mostrando como a lâmpada perde brilho quando a bateria está descarregada. Esse exemplo concreto ajuda o aluno a perceber a resistência interna sem precisar de equipamento caro.

Outra prática útil é pedir que a turma calcule, em duplas, a energia consumida por um aparelho em casa, como uma lâmpada ou um chuveiro, transformando potência e tempo em kWh. A conta do cotidiano dá sentido à conversão de unidades.

Vale também resolver questões em etapas, escrevendo primeiro a grandeza que se pede, depois a fórmula e só então os números. Isso força o aluno a verificar se a unidade final faz sentido antes de marcar a alternativa.

Por fim, use a comparação entre a f.e.m. e a tensão terminal para discutir o que acontece quando a corrente aumenta. Perguntar à turma o que deve mudar se a bateria alimentar um aparelho mais potente costuma gerar uma discussão muito produtiva.

Questões prontas de Geradores e Receptores para a 3ª série do Ensino Médio (com gabarito comentado)

A seguir estão oito questões com gabarito comentado. Você pode usar todas ou selecionar as que se encaixam no nível da sua turma. Para ver mais questões da habilidade EM13CNT107, acesse questões da habilidade EM13CNT107, e para a habilidade EM13CNT106, acesse questões da habilidade EM13CNT106.

Questão 1: corrente induzida em uma espira

Um espira circular está fixa ao redor do eixo de um solenoide cujo campo magnético axial, apontando para dentro do plano da página (longe do observador), aumenta com o tempo. Vista de cima, determine a direção da corrente elétrica induzida na espira enquanto o campo aumenta.

• ❌ A) A corrente é horária, pois o campo magnético se opõe à corrente. — A corrente induzida deve gerar um campo oposto, logo é anti-horária, e não horária como indicado.
• ✅ B) Anti-horária (sentido anti-horário, vista de cima). — Pela lei de Lenz, a corrente induzida cria um campo que se opõe ao aumento; como o campo original cresce para dentro do plano, a corrente gera campo para fora, o que exige corrente anti-horária pela regra da mão direita.
• ❌ C) Não ocorre corrente induzida, pois o campo é constante. — O campo não é constante; está aumentando, e essa variação é justamente o que gera a corrente induzida.
• ❌ D) A corrente é perpendicular ao campo magnético. — A corrente induzida segue a regra da mão direita e não é perpendicular à variação do campo que a origina.
• ❌ E) A corrente induzida é vencida pela resistência da espira. — A resistência não impede a indução; a corrente sempre flui em resposta à variação do campo.

Esta questão exige que o aluno aplique a lei de Lenz e não apenas memorize o sentido da corrente. O distrator mais provável é a alternativa A, porque o aluno pode confundir o campo externo com o campo induzido.

Questão 2: área de painéis solares

OBJETIVA (dif.2). Para suprir uma demanda diária de energia E_req = 9,0 kWh são instalados painéis solares com eficiência η = 15%, irradiância média G = 600 W/m² e insolação útil t = 5,0 h/dia. Usando P_area = G·η e E_area = P_area·t, calcule a área mínima A (m²) de painéis necessária.

• ❌ A) A = 10 m². — Pressupõe eficiência η = 30%, o dobro do dado, o que reduziria a área pela metade; o enunciado informa η = 15%.
• ❌ B) A = 3 m². — Ignora a eficiência e usa apenas G·t, um cálculo otimista que deixa de incluir η = 15%.
• ❌ C) A = 40 m². — Pressupõe η = 7,5% ou insolação de 2,5 h, dobrando a área e contrariando os dados.
• ❌ D) A = 15 m². — Usa energia por m² incorreta (0,6 kWh/m²), possivelmente por erro aritmético ou por insolação trocada.
• ✅ E) A = 20 m². — P_area = 600 W/m²·0,15 = 90 W/m²; energia por m² = 90 W·5 h = 450 Wh = 0,45 kWh; A = 9,0 kWh / 0,45 kWh/m² = 20 m².

O erro mais comum é esquecer a eficiência ou misturar kWh com Wh. A alternativa A costuma ser escolhida por quem assume uma eficiência maior do que a do enunciado.

Questão 3: perdas na transmissão de energia

(OBJETIVA, dif.2) Uma usina deve entregar P_load = 150 kW à distância d = 25,0 km usando tensão de transmissão V = 6,00 kV. A linha tem resistência por km r = 0,080 Ω/km. Calcule a corrente na linha, a potência dissipada na linha e a porcentagem dessa perda em relação à potência gerada pelo gerador. Use I = P_load/V e P_loss = I²·R_linha.

• ❌ A) I = 15,0 A; P_loss = 0,60 kW; perda = 0,40%. — A corrente e a potência dissipada não correspondem à tensão de transmissão correta.
• ❌ B) I = 50,0 A; P_loss = 5,00 kW; perda = 3,33%. — Essa corrente alta resulta de uma potência mal calculada e não condiz com a resistência da linha; é o distrator mais provável.
• ❌ C) I = 30,0 A; P_loss = 3,00 kW; perda = 2,0%. — A corrente e a potência estão erradas e não são coerentes com as fórmulas usadas.
• ❌ D) I = 20,0 A; P_loss = 0,80 kW; perda = 0,53%. — A resistência da linha foi calculada incorretamente, o que contamina corrente e potência.
• ✅ E) I = 25,0 A; P_loss = 1,25 kW; perda ≈ 0,83% da potência gerada. — R_linha = 25·0,080 = 2,00 Ω; I = 150000/6000 = 25,0 A; P_loss = 25²·2,00 = 1250 W = 1,25 kW; percentual = 1250/(150000+1250) ≈ 0,83%.

Questão 4: energia de um painel solar em um dia

Uma cidade utiliza um painel solar que produz 300 W durante 5 horas em um dia. Qual é a energia total gerada em um dia em kWh?

• ❌ A) 1 kWh. — Esse valor subestima a energia gerada pelo painel.
• ✅ B) 1,5 kWh. — Cálculo correto: E = P·t = 300 W × 5 h = 1500 Wh = 1,5 kWh.
• ❌ C) 2 kWh. — Esse valor superestima a energia gerada; é o distrator mais provável.
• ❌ D) 3 kWh. — O total está incorreto e não respeita a potência e o tempo informados.
• ❌ E) 0,5 kWh. — Valor muito baixo para a energia gerada pelo painel.

Questão 5: energia de um gerador em uma residência

Um gerador elétrico pode ser utilizado para fornecer energia a uma residência. Se este gerador possui uma potência de 500 W e é utilizado por 4 horas, qual a energia total gerada em kWh?

• ❌ A) 1 kWh. — A energia total gerada é maior do que 1 kWh; é o distrator mais provável.
• ✅ B) 2 kWh. — Cálculo correto: E = P·t = 500 W × 4 h = 2000 Wh = 2 kWh.
• ❌ C) 3 kWh. — A energia gerada é de 2 kWh, não 3 kWh.
• ❌ D) 0,5 kWh. — A energia gerada é muito maior que 0,5 kWh.
• ❌ E) 2,5 kWh. — A energia gerada totaliza 2 kWh.

Questão 6: proteção contra descargas elétricas

Durante uma tempestade, um raio atingiu uma torre de energia e causou uma interrupção. Qual é a principal tecnologia que pode evitar danos em sistemas elétricos?

• ❌ A) Transformadores. — Transformadores não protegem contra raios; é o distrator mais provável.
• ✅ B) Para-raios. — Para-raios desviam a descarga elétrica para o solo.
• ❌ C) Geradores. — Geradores não evitam descargas elétricas.
• ❌ D) Receptores. — Receptores não têm função de proteção.
• ❌ E) Fusíveis. — Fusíveis protegem contra sobrecargas, não contra descargas atmosféricas.

Questão 7: resistência interna de um banco de baterias

Um banco de bateria tem força eletromotriz E = 4,20 V sem carga; ao fornecer I = 0,50 A a tensão terminal cai para V = 3,90 V. Usando V = E − I·r (V em V, I em A, r em Ω), calcule a resistência interna r do banco.

• ❌ A) 6,00 Ω. — Valor muito alto, vindo de divisão equivocada por 0,05 em vez de 0,5.
• ❌ B) 0,00 Ω. — Sugeriria fonte ideal sem queda, o que contradiz a queda observada de 0,30 V.
• ❌ C) 0,30 Ω. — Corresponde a (E−V) sem dividir pela corrente.
• ❌ D) 1,20 Ω. — Dobro do valor correto, equivalente a multiplicar em vez de dividir; é o distrator mais provável.
• ✅ E) 0,60 Ω. — r = (4,20 − 3,90)/0,50 = 0,30/0,50 = 0,60 Ω.

Questão 8: a relação da lei de Ohm

Um estudante realizou um experimento com um circuito elétrico em casa, utilizando uma bateria de 9V. Qual é a relação entre a tensão, a corrente e a resistência segundo a Lei de Ohm?

• ❌ A) V = I + R. — A relação não é uma soma; é o distrator mais provável.
• ❌ B) V = I − R. — A relação não é uma subtração.
• ✅ C) V = I · R. — A tensão é igual à corrente multiplicada pela resistência.
• ❌ D) V = R / I. — Essa fórmula está incorreta.
• ❌ E) V = I² · R. — Esta fórmula serve para calcular potência, não tensão.

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