Questão 102 do ENEM 2021 — Ciências da Natureza

Do experimento para o circuito

O problema pede para traduzir a montagem de laboratório em um diagrama de circuito com a simbologia padrão. Para isso, é útil identificar três elementos: a fonte de energia, o aparelho que consome energia e o medidor.

A fonte. A montagem usa pilhas de Daniell, em que o eletrodo de cobre ($Cu$) funciona como polo positivo (cátodo) e o de zinco ($Zn$) como polo negativo (ânodo). O critério para saber se pilhas estão em série é verificar se o polo positivo de uma se liga ao polo negativo da seguinte — nesse caso as tensões se somam ($U_{total}=U_1+U_2$). Se dois polos iguais estivessem interligados, a associação seria em paralelo (mesma tensão, sem soma).

O aparelho. O cronômetro digital é o dispositivo que consome a energia do circuito; eletricamente ele se comporta como um resistor, cujo símbolo é a linha em zigue-zague.

O medidor. O voltímetro (o aparelho que indica a tensão) tem resistência interna altíssima e, por regra, deve ser ligado em paralelo ao componente cuja diferença de potencial se quer medir. Ligá-lo em série interromperia praticamente toda a corrente e o cronômetro nem funcionaria.

O que procurar nas alternativas

O circuito correto precisa reunir, ao mesmo tempo:

• duas pilhas (dois símbolos de gerador), pois há dois pares de béqueres na montagem;
• essas duas pilhas em série (enfileiradas, formando caminho único), e não em paralelo;
• um resistor representando o cronômetro;
• um voltímetro em paralelo com esse resistor.

Aplicando esses critérios:

• Uma opção com apenas um gerador está errada — são duas pilhas.
• Opções com os geradores em paralelo estão erradas — a ligação some as tensões, então é série.
• Uma opção com quatro geradores está errada — há apenas duas pilhas.
• Uma opção com o voltímetro em série com o resistor está errada — o medidor de tensão vai em paralelo.

A única alternativa que satisfaz todos os critérios (duas pilhas em série, um resistor e um voltímetro em paralelo a ele) é a B.