Um aluno mede a tensão terminal Vt de uma fonte DC ao conectar cargas R_L. Resultados: R_L (O): 2,0 ? Vt =…
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
Um aluno mede a tensão terminal Vt de uma fonte DC ao conectar cargas R_L. Resultados: R_L (O): 2,0 ? Vt = 5,00 V; 4,0 ? 7,00 V; 8,0 ? 9,00 V; 16,0 ? 10,50 V. a) Determine a fem E e a resistência interna r usando Vt = E - r·I, com I = Vt / R_L (SI). b) Descreva o gráfico Vt versus I e calcule a resistência de carga que maximiza a potência e P_max.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Modelo de resposta: Calcule I = Vt/R_L: 2,50 A; 1,75 A; 1,125 A; 0,65625 A. Ajuste linear Vt = E - r·I (mínimos quadrados): soma dos termos gera r ˜ 2,99 O (r = -declive) e E ˜ 12,39 V (intercepto). Gráfico: reta decrescente Vt(I) com intercepto E = 12,39 V e declive -r. Potência máxima ocorre quando R_L = r ˜ 2,99 O; P_max = E^2/(4 r) ˜ (12,39^2)/(4·2,99) ˜ 12,8 W. (Usar unidades: V em V, I em A, r e R_L em O, P em W).
Explicação
Os cálculos realizados para a corrente I a partir da tensão terminal Vt e da resistência de carga R_L permitem determinar a relação linear entre Vt e I, que é utilizada para encontrar a resistência interna r e a força eletromotriz E. A análise gráfica revela que a potência máxima é alcançada quando a resistência de carga é igual à resistência interna, e a fórmula para P_max confirma que essa relação maximiza a eficiência do sistema. Os resultados obtidos estão em conformidade com as leis da eletricidade, garantindo a consistência dos valores encontrados.
Raio-X da questão
tensão terminal e resistência interna
avaliacao
tensão e corrente elétrica · lei de ohm
Revisar a relação entre tensão, corrente e resistência em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a relação entre tensão, corrente e resistência, aplicando a fórmula de forma incorreta.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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