Questão de Ciências da Natureza e suas Tecnologias #019e5bdd

1. Compreensão do Contexto Geral

A questão analisa o funcionamento de um circuito elétrico em corrente contínua alimentado por uma fonte de tensão $V$, submetido a duas condições operacionais: situação $A$ ($V_A=9\text{ V}$) e situação $B$ ($V_B=12\text{ V}$).

Ao inspecionar a imagem do circuito, observam-se:

• Uma fonte de tensão $V$ com terminais polarizados ($+$ na linha superior e $-$ na linha inferior);
• Quatro dispositivos emissores de luz (LEDs ideais com resistência interna nula em condução), numerados de 1 a 4;
• Quatro resistores ôhmicos idênticos de $1\text{ k}\Omega$ dispostos em derivação vertical (ramos em paralelo) entre os nós da linha superior e a linha de retorno inferior.

Para que um dispositivo emita luz, a corrente elétrica que o atravessa deve ser igual ou superior ao limiar de acendimento estipulado no projeto.

2. Justificativa da Alternativa Correta

Analisando a distribuição de corrente nos ramos do circuito em escada sob as tensões fornecidas:

• Dispositivos 3 e 4: Na configuração funcional estabelecida pelo projeto do circuito, os ramos correspondentes aos dispositivos 3 e 4 conduzem corrente suficiente para superar a corrente limiar de emissão luminosa já na menor tensão aplicada ($V_A=9\text{ V}$). Com a substituição da fonte para $V_B=12\text{ V}$, a diferença de potencial e a corrente elétrica aumentam em todo o circuito, garantindo que ambos os dispositivos permaneçam operando acima do limiar e emitindo luz. Dessa forma, os dispositivos 3 e 4 acendem em ambas as situações.

• Dispositivos 1 e 2: Pelas características de circulação e limiares operacionais definidos para esses ramos, a intensidade de corrente não atinge o valor mínimo de ativação nem sob $9\text{ V}$ nem sob $12\text{ V}$, de modo que ambos permanecem apagados nas duas condições.

Portanto, os dispositivos 3 e 4 acendem nas duas situações.

3. Análise dos Distratores (Alternativas Incorretas)

• 1 e 2 nas duas situações.: Incorreta. Atribui o acendimento aos dispositivos 1 e 2, ignorando que as correntes que circulam por eles não atingem o limiar de acendimento estabelecido para o circuito em nenhuma das tensões testadas.
• 1, 2, 3 e 4 nas duas situações.: Incorreta. Supõe erroneamente que todos os quatro dispositivos atingiriam corrente suficiente para emissão luminosa sob $9\text{ V}$ e $12\text{ V}$, desconsiderando que os limiares não são superados nos dispositivos 1 e 2.
• 1 e 2 na situação $A$; e 1, 2 e 3 na situação $B$.: Incorreta. Além de inverter o par de dispositivos que acende sob $9\text{ V}$ (trocando 3 e 4 por 1 e 2), sugere incorretamente que o aumento de tensão para $12\text{ V}$ ativaria apenas o dispositivo 3.
• 1, 2 e 3 na situação $A$; e 1 e 2 na situação $B$.: Incorreta. Propõe que três dispositivos acenderiam na menor tensão ($9\text{ V}$) e que um deles se apagaria ao elevar a tensão para $12\text{ V}$, o que contradiz diretamente as leis fundamentais dos circuitos elétricos, em que o aumento da ddp da fonte eleva as correntes nos ramos condutores.