Física1ª sérieBNCC EM13CNT106Difícil⏱ longo

Disserte e calcule: com uma fonte E = 12,0 V e resistência interna r = 0,50 O, analise quantitativamente como…

Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva

Habilidade BNCC EM13CNT106

Avaliar, com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais, tecnologias e possíveis soluções para as demandas que envolvem a geração, o transporte, a distribuição e o consumo de energia elétrica, considerando a disponibilidade de recursos, a eficiência energética, a relação custo/benefício, as características geográficas e ambientais, a produção de resíduos e os impactos socioambientais e culturais.

Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).

Questão

Disserte e calcule: com uma fonte E = 12,0 V e resistência interna r = 0,50 O, analise quantitativamente como a potência entregue à carga P_R varia quando RL assume os valores 0,50 O; 1,00 O; 5,00 O; 10,0 O. Mostre correntes, tensões nos terminais da carga e potências, e indique qual RL maximiza a potência entregue e por que (justifique matematicamente). Use I = E/(r+RL), V_R = I·RL, P_R = I²·RL.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

I = E/(r+RL). Para E=12 V e r=0,5 O: RL=0,50 O ? I=12/1,00=12,0 A; V_R=12·0,5=6,0 V; P_R=12²·0,5=72,0 W. RL=1,00 O ? I=12/1,50=8,00 A; V_R=8·1=8,0 V; P_R=64,0 W. RL=5,00 O ? I=12/5,5˜2,182 A; V_R˜10,91 V; P_R˜23,80 W. RL=10,0 O ? I=12/10,5˜1,143 A; V_R˜11,43 V; P_R˜13,06 W. Função P_R(RL)=E²·RL/(r+RL)²; derivando em RL e anulando obtém RL = r como extremo máximo. Portanto potência máxima ocorre em RL = 0,50 O (igual à resistência interna), com P_max = 72,0 W.

Explicação

A potência entregue à carga é maximizada quando a resistência da carga é igual à resistência interna da fonte, conforme o teorema de máxima potência. Isso ocorre porque, nesse ponto, a corrente é otimizada, resultando em uma maior tensão nos terminais da carga e, consequentemente, uma potência máxima. Os cálculos demonstram que, com RL igual a 0,50 O, a potência é maximizada em 72,0 W.

Raio-X da questão

Dificuldade Difícil

Bloom Criar

Leitura alto

Discriminação alto

Peso pedagógico alto

Autonomia do enunciado completo

Cobertura da habilidade multipla

🧪 Simulado🩺 Diagnóstico🧮 Exige cálculo🏠 Cotidiano🔗 Interdisciplinar⭐ Representativa✍️ calculativa🧩 desafio

🎯 Conceito central

potência em circuitos elétricos

📌 Objetivo

avaliacao

🧱 Pré-requisitos

potência em circuitos elétricos · cálculo de corrente elétrica

📚 Reveja

Revisar as fórmulas de potência e circuitos elétricos.

⚠️ Erro mais comum

O aluno pode confundir a relação entre resistência e potência, não aplicando corretamente a fórmula de potência em função da resistência da carga.

🌎 Tema transversal

ciencia_tecnologia

🤝 Socioemocional

pensamento_critico

🏫 Contexto

cientifico

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