Em uma escola rural do semiárido brasileiro, uma bateria de um sistema de energia solar apresenta tensão…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em uma escola rural do semiárido brasileiro, uma bateria de um sistema de energia solar apresenta tensão nominal de 12 V e capacidade de 50 Ah. Em condições ideais, considera-se que toda a carga armazenada possa ser utilizada e que não haja perdas no processo de fornecimento de energia. Para converter a capacidade de ampere-hora em carga elétrica, utiliza-se 1 Ah = 3.600 C. Com base no texto, calcule, em joules, a energia potencial elétrica armazenada nessa bateria.
- A) 180.000 J
- B) 43.200 J
- C) 2.160.000 J
- D) 600 J
- E) 36.000 J
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Identificar os dados do enunciado. A bateria tem tensão nominal V = 12 V e capacidade Q = 50 Ah. A conversão dada é 1 Ah = 3.600 C.
- Converter a capacidade para carga elétrica. Q = 50 Ah x 3.600 C/Ah = 180.000 C.
- Aplicar a relação entre energia, tensão e carga. A energia potencial elétrica armazenada é E = V x Q, pois a tensão indica a energia por unidade de carga. Assim, E = 12 V x 180.000 C = 2.160.000 J.
- Conferir a unidade. Volt vezes coulomb resulta em joule, que é a unidade pedida.
- Comparar com o gabarito. Minha resolução chega à alternativa C, que coincide com o gabarito oficial.
- Analisar as alternativas erradas. A alternativa A (180.000 J) é a carga em coulombs, que não é energia. A alternativa B (43.200 J) resulta de multiplicar a tensão por 3.600, sem usar a carga total. A alternativa D (600 J) resulta de multiplicar a tensão pela capacidade em Ah, sem converter para coulombs. A alternativa E (36.000 J) resulta de tratar hora como minuto (600 Wh x 60), o que é uma conversão de tempo incorreta.
💡 Dica: Use a fórmula da energia potencial elétrica: E = V * Q.
Alternativa por alternativa
O aluno calcula corretamente a carga total em coulombs, mas considera essa carga como se fosse a energia, esquecendo de multiplicar pela tensão de 12 V.
O aluno multiplica a tensão pelo fator de conversão 3.600 e ignora a capacidade de 50 Ah, confundindo o fator de conversão com a quantidade de carga.
A capacidade da bateria deve ser convertida em carga elétrica: Q = 50 Ah × 3.600 C/Ah = 180.000 C. A energia potencial elétrica é dada por E = U × Q. Portanto, E = 12 V × 180.000 C = 2.160.000 J.
O aluno multiplica a tensão pela capacidade em ampere-hora (12 x 50) e obtém um valor em watt-hora, sem converter a hora em segundos e a carga para coulombs.
O aluno calcula a energia corretamente em watt-hora (600 Wh), mas converte hora em segundos usando 60 em vez de 3.600, tratando a hora como se fosse minuto.
Raio-X da questão
energia potencial elétrica
avaliacao
energia potencial eletrica · capacidade eletrica em ampere-hora
Revisar a fórmula da energia potencial elétrica e suas aplicações.
Confundir a unidade de carga elétrica (Ah) com carga em coulombs, ou esquecer de converter Ah para coulombs antes de calcular a energia.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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