Exame de Física e Química A 2025 · 1.ª fase — item 7.2.1, resolvido

O ponto de partida. Um LED não se liga diretamente a um gerador de $6,0\mathrm{V}$: seria percorrido por uma corrente muito maior do que a recomendada. Por isso se coloca uma resistência em série com ele — a resistência «fica» com a diferença de potencial que o LED não deve receber. O item pede-te o valor dessa resistência, e resolve-se com duas ideias: como se reparte a tensão num circuito em série e a definição de resistência elétrica.

1.º — ler o circuito

Na Figura 5, o gerador, o amperímetro, a resistência $\mathrm{R}$ e o LED estão todos na mesma malha, um a seguir ao outro: estão em série. O voltímetro está ligado em paralelo com o LED, só para medir a diferença de potencial aos terminais dele.

Num circuito em série, com aparelhos de medida ideais:

• a corrente é a mesma em todos os componentes;
• a diferença de potencial do gerador reparte-se pelos componentes: $U_{\mathrm{G}}=U_{\mathrm{LED}}+U_{\mathrm{R}}$.

2.º — a diferença de potencial na resistência

O enunciado fixa a situação: gerador na diferença de potencial máxima, $U_{\mathrm{G}}=6,0\mathrm{V}$, e LED nas condições recomendadas, $U_{\mathrm{LED}}=1,7\mathrm{V}$ com $I=10\mathrm{mA}$. O gerador é ideal, portanto os $6,0\mathrm{V}$ estão todos disponíveis para o circuito:

3.º — a resistência

A corrente na resistência é a mesma que no LED (série): $I=10\mathrm{mA}=10\times 10^{-3}\mathrm{A}$. Pela definição de resistência elétrica:

Resposta: opção (C).

a origem de cada opção errada

• (A) $7,7\times 10^2\Omega$ — é $\frac{6,0+1,7}{10\times 10^{-3}}$: somou a diferença de potencial do LED à do gerador, em vez de a subtrair.
• (B) $6,0\times 10^2\Omega$ — é $\frac{6,0}{10\times 10^{-3}}$: pôs a diferença de potencial toda do gerador na resistência, como se o LED não estivesse no circuito. Esse valor seria a resistência total do circuito, não a de $\mathrm{R}$.
• (D) $1,7\times 10^2\Omega$ — é $\frac{1,7}{10\times 10^{-3}}$: calculou a resistência do LED nestas condições, e não a da resistência que se lhe junta.

As três opções erradas usam a mesma corrente e trocam só a diferença de potencial: o item está a medir se sabes que tensão pertence a que componente num circuito em série.

onde se perdem pontos

Item de escolha múltipla, dicotómico: $10$ pontos ou zero.

• Esquecer a conversão de $\mathrm{mA}$ para $\mathrm{A}$. Com $I=10$, sai $0,43\Omega$ — nenhuma das opções, o que pelo menos te avisa. Converte sempre para unidades SI antes de dividir.
• Usar a tensão total. É a opção (B). Numa associação em série, cada componente só «vê» a sua parte da tensão do gerador.
• Confundir a resistência do LED com a resistência $\mathrm{R}$. É a opção (D). Lê com atenção qual é o componente que o item pede.
• Item facultativo. Pode ficar de fora da contagem (contam os melhores), mas uma resposta vale sempre mais do que um branco.

a regra a fixar

Resistência de proteção em série com um componente: a tensão da resistência é a do gerador menos a do componente, e a corrente é a do componente. Depois, $R=\frac{U}{I}$.