(Enem/2024) O LED é um dispositivo eletrônico que conduz corrente elétrica em um único sentido, sendo caracterizado por uma tensão e uma corrente máxima de funcionamento, Imáx. Um LED acende apenas se a corrente que o percorre está no sentido permitido e se a diferença de potencial à qual está submetido é igual ou superior à sua tensão de funcionamento. A figura ilustra o símbolo do LED usado na representação de circuitos.
Um estudante de física analisa as propriedades do LED em um circuito simples de corrente contínua. Ele dispõe dos seguintes materiais: uma bateria ideal de 4,5 V; dois LEDs de tensão 3,0 V e Imáx = 1,0 mA cada; e dois resistores de 1,5 kΩ cada.
O circuito que o estudante pode montar, para que ambos os LEDs fiquem acesos e cada um seja percorrido por Imáx, é
RESOLUÇÃO:
Dados fornecidos:
Bateria (Fonte): 5,5 V (U total)
LED: Precisa de uma tensão de funcionamento de 3,0 V e uma corrente de 1,0 mA (0,001 A}.
Resistores disponíveis: 1,5 kΩ (1500 Ω)
Objetivo: Acender ambos os LEDs com a corrente máxima (Imáx).
Para que o LED funcione corretamente a 3,0 V, o restante da tensão da bateria deve ficar sobre o resistor. Então:
U resistor = U total – U LED}
U resistor = 4,5 V – 3,0 V ⇒ U resistor = 1,5 V
Agora, calculamos qual resistência é necessária para garantir que a corrente seja exatamente 1,0 mA (0,001 A) com essa queda de tensão, usando a Lei de Ohm (U = R. i )
1,5 V = R. 0,001 ⇒ R = 1500 Ω (R = 1,5 kΩ)
Cada conjunto de 1 LED em série com 1 Resistor de 1,5 kΩ ligado à bateria de 4,5 V fornecerá exatamente as condições ideais (3,0 V) no LED e corrente de (1,0 mA).
Analisando cada alternativa proposta:
A) Dois LEDs em paralelo compartilham a corrente de um único resistor. A corrente total seria 2 mA fazendo a tensão no resistor subir para 3,0 V (1500 x 0,002) sobrando apenas 1,5 Vpara os LEDs, o que não é suficiente para acendê-los (precisam de 3,0 V).
B) Correta.
C)A configuração é idêntica à B, porém os LEDs estão invertidos (polarização reversa). O LED é um diodo e só conduz corrente em um sentido. Desse jeito, não acendem.
D) Tudo está em série. As tensões se somariam. Só os dois LEDs precisariam de 6,0 v (3,0 + 3,0), mas a bateria só tem 4,5V. O circuito não funcionaria.
E) Semelhante à A, mas com os LEDs invertidos. Não funcionaria.
Resp.: B
VEJA TAMBÉM:
– Questão resolvida sobre circuito elétrico, da UEA-SIS 2024
– Resolução da questão sobre circuito elétrico, da Unifae 2019
– Questão resolvida sobre circuitos elétricos, do Enem 2023
