Questão 47 do ENEM 2014 — Ciências da Natureza

Para entendermos a função do transformador em uma cerca elétrica, precisamos primeiro lembrar como esse dispositivo funciona e quais são os princípios físicos envolvidos.

Um transformador é um dispositivo elétrico que tem a função de modificar os valores de tensão (ou voltagem) e de corrente elétrica em um circuito de corrente alternada (ou pulsante, como citado no texto). Ele é composto basicamente por duas bobinas enroladas em um núcleo de ferro: o enrolamento primário (onde a energia entra) e o enrolamento secundário (onde a energia sai para a cerca).

O princípio fundamental que rege o transformador ideal é a conservação da energia, o que significa que a potência elétrica no primário ($P_p$) deve ser igual à potência elétrica no secundário ($P_s$):

$P_p = P_s$

Sabemos que a potência elétrica pode ser calculada pelo produto entre a tensão ($U$) e a corrente elétrica ($i$):

$P = U \cdot i$

Substituindo na equação da conservação de energia, temos:

$U_p \cdot i_p = U_s \cdot i_s$

Agora, vamos pensar no objetivo da cerca elétrica: ela deve dar um choque que assuste o invasor, mas que não seja letal. Para que o choque ocorra e vença a resistência elétrica da pele humana (ou até mesmo do ar e das roupas), é necessária uma tensão muito alta (alta voltagem). No entanto, o que realmente causa danos graves ou a morte por eletrocussão é a corrente elétrica. Portanto, a corrente que passa pelo corpo da pessoa deve ser muito baixa.

Para atingir esse objetivo, o transformador da cerca elétrica atua como um elevador de tensão. Ele recebe a energia da rede elétrica com uma tensão relativamente baixa ($U_p$) e a transforma em uma tensão altíssima no secundário ($U_s$).

Como a potência se mantém constante ($U_p \cdot i_p = U_s \cdot i_s$), se a tensão no secundário ($U_s$) aumenta significativamente, a corrente elétrica no secundário ($i_s$) deve diminuir na mesma proporção.

Analisando as alternativas com base nisso:

• A) reduzir a intensidade de corrente elétrica associada ao secundário. Correto. Ao elevar a tensão para garantir o choque, o transformador reduz a corrente para garantir que o choque não seja letal.
• B) aumentar a potência elétrica associada ao secundário. Incorreto. A potência não pode ser aumentada, pois isso violaria o princípio da conservação da energia.
• C) amplificar a energia elétrica associada a este dispositivo. Incorreto. Pelo mesmo motivo da alternativa B, a energia não pode ser criada do nada.
• D) proporcionar perdas de energia do primário ao secundário. Incorreto. Embora existam perdas reais em forma de calor (Efeito Joule), essa não é a função do transformador.
• E) provocar grande perda de potência elétrica no secundário. Incorreto. O objetivo é transferir a potência de forma eficiente, apenas alterando a relação entre tensão e corrente.

Logo, a função do transformador nesse contexto é garantir uma corrente elétrica baixa o suficiente para não ser letal.