Questão 125 do ENEM 2023 — Ciências da Natureza

Essa questão trata de associação de pilhas (geradores) e de como cada tipo de ligação afeta a diferença de potencial (ddp) entregue ao aparelho.

O controle remoto precisa de $3\text{ V}$ para funcionar, e temos duas pilhas de $1,5\text{ V}$ cada. A pergunta é: como conectá-las para obter exatamente esses $3\text{ V}$?

Ligação em série

Para somar as tensões de duas fontes, elas devem ser ligadas em série: o polo positivo de uma pilha é conectado ao polo negativo da outra. Nessa configuração, as ddp se somam:

$U_{total} = U_1 + U_2 = 1,5\text{ V} + 1,5\text{ V} = 3,0\text{ V}$

Os dois polos livres nas extremidades (um positivo e um negativo) são os que vão para os terminais do controle remoto. É essa a ligação que fornece os $3\text{ V}$ exigidos.

Ligação em paralelo

Já na ligação em paralelo, unem-se os polos de mesma polaridade (positivo com positivo, negativo com negativo). Nesse caso a tensão do conjunto permanece igual à de uma única pilha ($1,5\text{ V}$); o que aumenta é apenas a energia total disponível (a autonomia). Como $1,5\text{ V}$ é metade do necessário, essa ligação não serve para o controle.

Ligações incorretas

É preciso também tomar cuidado com duas situações que não funcionam:

• Se as duas pilhas forem ligadas em série, porém em oposição (com as tensões apontando em sentidos contrários), suas ddp se subtraem: $1,5\text{ V} - 1,5\text{ V} = 0\text{ V}$, e o aparelho não liga.
• Se os polos forem ligados de modo a fechar um caminho direto entre positivo e negativo (curto-circuito), as pilhas se descarregam rapidamente e podem aquecer, sem alimentar o controle.

Conclusão

O esquema correto é aquele em que as pilhas estão em série com as polaridades no mesmo sentido — o polo negativo de uma ligado ao polo positivo da outra —, entregando $3\text{ V}$ ao controle. Esse é o esquema representado na alternativa B.