Questão 120 do ENEM 2023 — Natureza
O circuito com três lâmpadas incandescentes idênticas, representado na figura, consiste em uma associação mista de resistores. Cada lâmpada (L1, L2, e L3) é associada, em paralelo, a um resistor de resistência R, formando um conjunto. Esses conjuntos são associados em série, tendo todas as lâmpadas o mesmo brilho quando ligadas à fonte de energia. Após vários dias em uso, apenas a lâmpada L2 queima, enquanto as demais permanecem acesas.
Em relação à situação em que todas as lâmpadas funcionam, após a queima de L2, os brilhos das lâmpadas serão
- A)Os mesmos.
- B)Mais intensos.
- C)Menos intensos.
- D)Menos intenso para L1 e o mesmo para L3.
- E)Mais intenso para L1 e menos intenso para L3.
Gabarito oficial: alternativa C)
O circuito original é uma associação série de três conjuntos idênticos (cada lâmpada em paralelo com um resistor R), garantindo tensões iguais e brilhos iguais. Quando L2 queima (circuito aberto), seu conjunto passa a ter apenas o resistor R, aumentando a resistência total do circuito. Com isso, a corrente total diminui e a tensão sobre os conjuntos restantes (L1‖R e L3‖R) reduz-se, fazendo com que ambas as lâmpadas tenham brilho menos intenso.
Ver comentário de cada alternativa
- A) Por que está errada: Está errada porque a queima de L2 altera a resistência total do circuito. O conjunto que antes tinha resistência equivalente R_L‖R agora passa a ter resistência apenas R (maior). Isso reduz a corrente total e altera a distribuição de tensão, mudando necessariamente o brilho das lâmpadas restantes.
- B) Por que está errada: Está errada porque a resistência total do circuito aumenta (o equivalente paralelo R_L‖R < R), o que reduz a corrente total. Além disso, o resistor R isolado no conjunto de L2 consome uma fração maior da tensão da fonte, sobrando menos tensão para os conjuntos de L1 e L3. Ambos os efeitos fazem o brilho diminuir, não aumentar.
- C) Por que está certa: Está correta. Quando L2 queima, o conjunto do meio passa de resistência equivalente R_L‖R para apenas R, aumentando a resistência total do circuito. Isso reduz a corrente total. Por divisão de tensão, a queda de tensão sobre o resistor isolado R (conjunto 2) ocupa uma fração maior da tensão da fonte, restando menos tensão para L1 e L3. Como a tensão em ambas diminui (por simetria, V_L1 = V_L3 e ambos são menores que V_fonte/3), seus brilhos ficam menos intensos.
- D) Por que está errada: Está errada porque os conjuntos de L1 e L3 são simétricos (ambos são L em paralelo com R e estão em extremidades equivalentes da associação série). Portanto, se a tensão muda para L1, muda igualmente para L3. Não faz sentido físico que apenas uma das duas tenha brilho alterado enquanto a outra permanece igual.
- E) Por que está errada: Está errada pela mesma razão de simetria: os conjuntos de L1 e L3 são idênticos e estão em posições simétricas na associação série (nos extremos, com o conjunto de L2 no meio). Logo, ambas recebem a mesma tensão e têm o mesmo brilho. Não existe mecanismo no circuito que favoreça uma lâmpada em detrimento da outra.
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