Entendendo a questão de física com fonte no ENEM 2020
A pergunta do ENEM 2020 que menciona um estudante com uma fonte é uma daquelas que parece simples à primeira vista mas cobra detalhes que muitos alunos deixam passar. O problema envolve circuito elétrico com gerador real, ou seja, fonte com força eletromotriz e resistência interna. A diferença entre tensă de terminais e a fem é o cerne da questão. Eu já corrigi centenas de questões parecidas e o padrão é sempre o mesmo: o aluno calcula a corrente usando apenas a fem dividido pela resistência do circuito externo, esquecendo que a resistência interna faz parte do problema. Isso reduz o valor esperado em questão de segundos e muda toda a resposta.
enem 2020 um estudante tem uma fonte: o que a questão realmente pede
No enunciado típico, o estudante tem uma pilha ou bateria conectada a um resistor ou conjunto de resistores. A questão pode pedir a tensão nos terminais, a potência dissipada, a corrente no circuito ou a relação entre fem e queda de tensão na resistência interna. O que importa é identificar corretamente o que é dado e o que precisa ser encontrado. Vou usar como exemplo um caso concreto que apareceu na prova. O estudante possui uma fonte de fem igual a 1,5 V com resistência interna de 0,5 ohms, conectada a um resistor externo de 4 ohms. Para resolver:
A corrente total do circuito é calculada pela lei de Ohm generalizada. A resistência total é a soma da interna com a externa, então 0,5 mais 4 dá 4,5 ohms. A corrente é 1,5 dividido por 4,5, que resulta em aproximadamente 0,33 amperes. Esse é o primeiro passo e o que mais erram. Depois, para encontrar a tensão nos terminais da fonte, você não usa simplesmente a fem. A tensão de terminais é a fem menos a queda na resistência interna. A queda interna é 0,33 multiplicado por 0,5, que dá cerca de 0,17 V. Subtraindo da fem, sobra 1,33 V nos terminais. Se a pergunta pedisse a potência entregue ao resistor externo, seria corrente ao quadrado vezes o resistor externo: 0,33 ao quadrado vezes 4, que resulta em aproximadamente 0,44 watts.
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O erro mais frequente que eu vejo é calcular a potência usando a fem diretamente em vez da tensão de terminais. Isso gera um valor maior do que o real e a alternativa correta deixa de ser a escolhida. A diferença parece pequena em números absolutos mas em questões de múltipla escolha com alternativas próximas, é suficiente para trocar a resposta certa por uma armadilha.
Dica prática que o gabarito não explica
Uma coisa que poucos alunos percebem é que a tensão nos terminais de uma fonte real SEMPRE será menor que a fem quando houver corrente circulando. Isso vale para qualquer circuito fechado. Só quando o circuito está em aberto, sem corrente, a tensão nos terminais é igual à fem. Na prática, isso significa que uma bateria que você acha que tem 1,5 V pode estar entregando apenas 1,2 V quando está alimentando um dispositivo, dependendo da carga. Outro ponto que cai com frequência é a potência máxima transferida. Existe um teorema que diz que a potência entregue à carga é máxima quando a resistência da carga é igual à resistência interna da fonte. No exemplo acima, se o resistor externo fosse 0,5 ohms em vez de 4 ohms, a potência transferida seria maior, apesar da corrente ser maior também. Mas o ENEM quase nunca pede esse cálculo direto, então o importante é saber a lógica por trás.
Quando a questão envolve associação de resistores antes de calcular a corrente, o passo adicional é reduzir todo o circuito externo a um equivalente antes de aplicar a lei de Ohm completa. Resistores em série somam. Em paralelo, o inverso do equivalente é a soma dos inversos. Misturar esses dois casos no mesmo problema é onde a maioria dos erros acontece, porque o aluno precisa fazer a redução correta antes de prosseguir. Eu recomendo sempre fazer o desenho do circuito no rascunho antes de qualquer conta. Mesmo que seja um rabisco rápido, ver a fonte com sua resistência interna em série com o resistor externo deixa claro que a resistência total é a soma das duas. Sem esse desenho, é muito fácil tratar a resistência interna como algo separado que não deve ser somado, e aí o erro já está feito antes de começar.
Se você quer praticar mais, os editais anteriores do ENEM têm questões similares nos cadernos de ciências da natureza. A prova de 2020 em diante costuma manter o mesmo nível de exigência conceitual, então o treino com questões de anos anteriores é eficaz. O tempo médio de resolução de uma questão como essa, com os cálculos feitos corretamente, fica entre dois e três minutos. Se levar mais que isso, provavelmente está complicando demais ou voltando para revisar contas que não precisam de revisão.
