Questão 59 do ENEM 2010Ciências da Natureza

ENEM 2010Ciências da Natureza2ª aplicação

A resistência elétrica de um fio é determinada pelas suas dimensões e pelas propriedades estruturais do material. A condutividade ($̃σ$) caracteriza a estrutura do material, de tal forma que a resistência de um fio pode ser determinada conhecendo-se $L$, o comprimento do fio e $A$, a área de seção reta. A tabela relaciona o material à sua respectiva resistividade em temperatura ambiente.

Tabela de condutividade

MaterialCondutividade ($̃\text{S}⋅\text{m}/\text{mm}^2$)
Alumínio34,2
Cobre61,7
Ferro10,2
Prata62,5
Tungstênio18,8
Mantendo-se as mesmas dimensões geométricas, o fio que apresenta menor resistência elétrica é aquele feito de
A
tungstênio.
B
alumínio.
C
ferro.
D
cobre.
prata.
Resposta correta
Gabarito oficial: alternativa E

Resolução comentada

Para resolvermos essa questão, precisamos lembrar da Segunda Lei de Ohm, que relaciona a resistência elétrica (RR) de um fio com as suas dimensões geométricas e o material do qual ele é feito. A fórmula clássica é dada por:

R=ρLAR = \rho \frac{L}{A}

Onde:

  • ρ\rho é a resistividade do material;
  • LL é o comprimento do fio;
  • AA é a área da seção reta do fio.

O enunciado nos fornece a condutividade (σ\sigma) dos materiais, e não a resistividade. A condutividade é exatamente o inverso da resistividade, ou seja, mede a facilidade com que o material conduz a corrente elétrica. Matematicamente, temos:

σ=1ρ    ρ=1σ\sigma = \frac{1}{\rho} \implies \rho = \frac{1}{\sigma}

Substituindo essa relação na Segunda Lei de Ohm, obtemos uma nova expressão para a resistência em função da condutividade:

R=1σLA=LσAR = \frac{1}{\sigma} \frac{L}{A} = \frac{L}{\sigma \cdot A}

A questão afirma que as dimensões geométricas (LL e AA) são mantidas constantes para todos os fios. Sendo assim, a resistência elétrica (RR) passa a ser inversamente proporcional à condutividade (σ\sigma). Isso significa que, quanto maior for a condutividade do material, menor será a sua resistência elétrica.

Como queremos o fio que apresenta a menor resistência elétrica, devemos procurar na tabela o material que possui a maior condutividade.

Analisando os valores fornecidos na tabela:

  • Alumínio: 34,234,2
  • Cobre: 61,761,7
  • Ferro: 10,210,2
  • Prata: 62,562,5
  • Tungstênio: 18,818,8

O material com o maior valor de condutividade é a prata (62,562,5). Portanto, mantendo-se as mesmas dimensões, o fio de prata será o que apresentará a menor resistência elétrica.

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Fonte: prova oficial do ENEM 2010 (INEP). Resolução comentada pela equipe do Alvo ENEM.