ENEM 2024 · Ciências da Natureza
Questão 109 do ENEM 2024
Resposta: letra B. Com uma bateria de 4,5 V, dois LEDs de 3,0 V e 1,0 mA e dois resistores de 1,5 kΩ, pede-se o circuito em que ambos acendam, cada um com a corrente máxima.
O LED é um dispositivo eletrônico que conduz corrente elétrica em um único sentido, sendo caracterizado por uma tensão e uma corrente máxima de funcionamento, Imáx. Um LED acende apenas se a corrente que o percorre está no sentido permitido e se a diferença de potencial à qual está submetido é igual ou superior à sua tensão de funcionamento. A figura ilustra o símbolo do LED usado na representação de circuitos.
Um estudante de física analisa as propriedades do LED em um circuito simples de corrente contínua. Ele dispõe dos seguintes materiais: uma bateria ideal de 4,5 V; dois LEDs de tensão 3,0 V e Imáx = 1,0 mA cada; e dois resistores de 1,5 kΩ cada.
O circuito que o estudante pode montar, para que ambos os LEDs fiquem acesos e cada um seja percorrido por Imáx, é
- AAlternativa A: ver figura
- BAlternativa B: ver figuraResposta correta
- CAlternativa C: ver figura
- DAlternativa D: ver figura
- EAlternativa E: ver figura
Como resolver a questão 109 passo a passo?
O conceito que resolve
O LED conduz em um só sentido e precisa de 3,0 V; o resistor em série limita a corrente (lei de Ohm). Elementos em paralelo ficam com a mesma tensão, e as correntes se somam.
Como chegar na resposta
- Cada LED consome 3,0 V, então o resistor em série com ele deve ter 4,5 − 3,0 = 1,5 V.
- Com I = 1,0 mA, R = 1,5 V ÷ 1,0 mA = 1,5 kΩ, o valor dos resistores disponíveis.
- Para que cada LED tenha 1,0 mA, cada um deve ter seu próprio resistor em série, e os dois ramos ficam em paralelo na bateria.
- Os LEDs devem estar orientados no sentido da corrente (do polo positivo ao negativo), como na alternativa B.
Por que cada alternativa
- ADois LEDs em paralelo com um único resistor: a corrente seria dividida e cada um não teria 1,0 mA.
- BCorreta: dois ramos em paralelo, cada um com resistor de 1,5 kΩ e LED no sentido permitido.
- COs ramos estão corretos, mas os LEDs estão invertidos, e eles não acendem.
- DOs dois LEDs em série precisariam de 6,0 V, mais que os 4,5 V da bateria.
- EOs LEDs em paralelo estão invertidos e compartilham um só resistor.
Onde essa questão derruba a maioria
Esquecer o sentido do LED ou ligar os dois com um único resistor.
O que estudar se você errou
Revise lei de Ohm, associações em série e em paralelo e diodos emissores de luz.