Dicas de Física do Professor Alex Vieira para o Enem 2020

Associação de resistores


Um dos tópicos de física mais presente nas provas ao longo dos últimos dez anos é a associação de resistores. Para resolver estas questões é necessário fazer uma análise dos circuitos elétricos em função das diferenças de potencial aplicadas aos resistores, as correntes elétricas que os percorrem e a potência por eles dissipada.

Nos aparelhos eletroeletrônicos que utilizamos hoje, podemos encontrar uma grande variedade de componentes elétricos (geradores, capacitores, diodos, transistores, chips, resistores etc.), configurando o que chamamos de circuitos elétricos (caminhos fechados – sem interrupções – por onde os elétrons possam fluir).

Os resistores podem ser ligados e combinados de duas formas diferentes: em série ou em paralelo. Os circuitos de aparelhos eletroeletrônicos utilizam associações mistas, compostas pela combinação de ambas as anteriores.



Associação de resistores em série

Circuitos em série formam um único caminho para o fluxo de elétrons. Nestes circuitos, a mesma corrente elétrica percorre todos os elementos, ou seja, a corrente elétrica não se acumula em cada componente, mas flui através deles.


Algumas características importantes das associações em série:


- Existe apenas um caminho pelo qual a corrente elétrica pode fluir, ou seja, todos os resistores são percorridos pela mesma corrente elétrica.


- Essa corrente elétrica enfrenta a resistência do primeiro resistor, do segundo, do terceiro, etc. de modo que a resistência total (resistência equivalente) à passagem da corrente elétrica é a soma das resistências individuais ao longo do circuito.

- A corrente elétrica no circuito é correspondente à voltagem fornecida pela fonte (diferença de potencial – d.d.p.) dividida pela resistência total do circuito (resistência equivalente).

- A relação V = Ri pode ser aplicada a cada um dos resistores em separado, a queda de voltagem, ou diferença de potencial em cada um é proporcional à resistência elétrica.

- A voltagem total do circuito (d.d.p.) divide-se entre os componentes (resistores) presentes. Assim, a soma das quedas de voltagem em cada resistor é igual à voltagem total fornecida pela fonte.

Assim, a resistência do resistor equivalente, em uma associação em série, é igual à soma das resistências dos resistores associados.

 


 
 


Associação de resistores em paralelo

Os dispositivos elétricos conectados aos mesmos dois pontos são ditos conectados em paralelo. Nestes circuitos há mais de um caminho para fluxo de elétrons, ou seja, uma interrupção em um dos caminhos não interrompe o fluxo de cargas através dos outros caminhos (cada dispositivo opera de forma independente dos outros).


Algumas características importantes das associações em paralelo:

- A voltagem (d.d.p.) através de cada dispositivo conectado em paralelo é a mesma.

- A corrente elétrica total do circuito se divide entre os ramos paralelos. Como a voltagem (d.d.p.) é a mesma nos ramos paralelos a corrente elétrica em cada ramo é inversamente proporcional à resistência do ramo (a Lei de Ohm se aplica a cada ramo separadamente).

- A corrente elétrica total do circuito é igual à soma das correntes elétricas dos ramos paralelos.

- Quanto maior o número de ramos paralelos menor é a resistência elétrica total do circuito.

Assim, o inverso da resistência do resistor equivalente, em uma associação em paralelo, é igual à soma dos inversos das resistências dos resistores associados.

 

 


Potência elétrica


A resistência elétrica está relacionada com outra informação que está presente nas lâmpadas: a potência elétrica. A potência elétrica de um aparelho é o quanto de energia elétrica ele transforma em outro tipo de energia em um dado espaço de tempo, como a energia luminosa das lâmpadas ou a energia térmica dos chuveiros que aquecem a água.

Assim, se nós anotarmos a potência de todos os aparelhos que temos em casa e anotarmos o tempo que eles ficam ligados nós podemos descobrir quanta energia elétrica estamos utilizando. É esse mesmo valor de energia elétrica que vem nas contas de luz que temos que pagar.

Sempre que uma carga elétrica se move através de um condutor, energia é “gasta”, da mesma forma que energia é utilizada quando movimentamos um livro sobre uma mesa. Consequentemente, sempre que um aparelho elétrico é posto para funcionar certa quantidade de energia é utilizada por esse aparelho. Essa energia, na realidade, é transformada de energia elétrica em outro tipo de energia, como a energia térmica nos chuveiros, a energia luminosa das lâmpadas ou a energia mecânica de rotação dos motores.

A taxa com que a energia elétrica é transformada em outro tipo de energia é a chamada potência elétrica. A potência elétrica está relacionada tanto com a corrente elétrica que percorre o condutor quanto com o fator que é o responsável por estabelecer a corrente elétrica, ou seja, a voltagem a que o condutor está submetido (como os 110V ou 220V das tomadas ou os 1,5V das pilhas).

 

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Calor

Frequentemente as questões que envolvem Física Térmica no ENEM abordam a rapidez com que certa quantidade de calor é fornecida ou cedida por um corpo.


Podemos definir calor como sendo a transferência de energia de um corpo para outro devido a uma diferença de temperatura. Já a temperatura tem relação com o grau de agitação das moléculas constituintes de um corpo. Quanto maior a energia cinética das moléculas (quanto maior sua agitação) maior será a temperatura do corpo.

Quando energia na forma de calor é transferida de ou para um corpo podem ocorrer dois fenômenos: o copo pode aquecer/resfriar ou o corpo pode mudar de estado físico. Para cada um desses fenômenos o calor recebe um nome diferente.



Calor sensível:


Quando há mudança de temperatura em um corpo a energia na forma de calor transferida para ele ou por ele é chamada de calor sensível. Essa energia depende do tipo de substância que se deseja alterar a temperatura.

 



Importante:


Note que calor específico c é uma característica da substância que se aquece/resfria. Ou seja, o calor específico é do ferro. Quando temos uma barra de ferro, temos um corpo e não mais somente uma substância, então podemos relacionar um corpo feito de determinado material com outra grandeza física:




Independente da situação, se temos uma substância ou um corpo, o calor específico e a capacidade térmica representam o quão difícil é alterar a temperatura do corpo de forma que, quanto maior seus valores mais difícil é alterar a temperatura da substância/corpo.


Calor latente:


Quando há mudança de estado físico em uma substância a energia na forma de calor transferida para ele ou por ele é chamada de calor latente. Essa energia depende da substância que desejamos alterar o estado físico e entre quais estados físicos estamos fazendo a mudança.



 
Obs.: É importante saber que processos ideais, como os descritos nos problemas sugerem que as temperaturas de uma substância não mudem durante a mudança de estado físico.


Potência


Potência é a grandeza que mede a taxa com que um tipo de energia se transforme em outro, ou a taxa com que o calor é fornecido/cedido pelo corpo.




Obs.: A quantidade Q de calor presente na equação acima diz respeito tanto ao calor sensível quanto ao calor latente.




Professor Alex Vieira


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