Questão 68 do ENEM 2015 — Ciências da Natureza

Antes de olhar para os desenhos, vale traduzir o que o enunciado pede em linguagem de circuitos elétricos. São duas condições que precisam ser satisfeitas ao mesmo tempo.

As duas exigências

1. Todos na tensão nominal: as duas tomadas e a lâmpada devem receber a mesma tensão da rede (vamos chamá-la de $U$).
2. Interruptor só na lâmpada: ligar ou desligar a lâmpada não pode afetar as tomadas.

Traduzindo em conceitos

Para que dispositivos diferentes fiquem submetidos à mesma tensão $U$, eles precisam estar ligados em paralelo, ou seja, cada um conectado diretamente aos dois fios da rede (fase e neutro). Se estivessem em série, a tensão total se dividiria entre eles e nenhum funcionaria com sua tensão nominal.

Já o interruptor tem a função de abrir ou fechar a passagem de corrente. Para que ele controle apenas a lâmpada, precisa estar em série exclusivamente no ramo da lâmpada. Se estivesse no fio principal (o trecho comum, antes das ramificações), ao ser aberto cortaria a corrente de tudo que viesse depois dele — inclusive as tomadas.

Aplicando o critério

O circuito procurado é, portanto, aquele em que:

• as duas tomadas aparecem ligadas em paralelo, cada uma diretamente aos dois fios da rede (recebendo $U$ o tempo todo);
• a lâmpada também está ligada em paralelo aos mesmos fios, porém com o interruptor em série apenas com ela.

Dessa forma, ao abrir a chave, interrompe-se somente a corrente que passa pela lâmpada, enquanto as tomadas permanecem energizadas — exatamente como funcionam as instalações elétricas residenciais.

Apenas o esquema que combina o paralelismo (garantia da tensão nominal) com o interruptor isolado no ramo da lâmpada (garantia da independência) atende às duas exigências simultaneamente. Os demais falham em pelo menos um dos critérios: ou o interruptor está no trecho comum, desligando também tomadas, ou algum dispositivo está em série, sem receber a tensão nominal.