Receptores no ENEM DIGITAL 2020
Diversos brinquedos são constituídos de pilhas ligadas a um motor elétrico. A figura mostra uma pilha e um motor acoplados, em que ε representa a força eletromotriz (FEM) da pilha, ε’ representa a força contraeletromotriz (FCEM) do motor e r e r’ são resistências internas. Um problema comum que danifica esses brinquedos é o travamento do eixo do motor.
O que ocorre com a FCEM e com a energia fornecida pelas pilhas, que ocasiona danos ao motor, quando seu eixo de rotação é travado?
Ver gabarito e explicação
Gabarito: D
Quando o motor está em movimento, a rotação do eixo gera uma força contraeletromotriz (FCEM), representada por na figura, que se opõe à força eletromotriz (FEM) da pilha, . A corrente elétrica no circuito é dada por , e parte da energia elétrica fornecida é convertida em trabalho mecânico.
No momento em que o eixo do motor trava, a rotação cessa (). Como a FCEM é proporcional à velocidade de rotação, ela reduz-se a zero (). Sem a oposição da FCEM, a corrente elétrica aumenta drasticamente, passando a ser .
Nessa condição, o motor deixa de converter energia elétrica em mecânica e passa a se comportar como um resistor puro. Toda a energia elétrica é então dissipada na forma de calor (efeito Joule) pelas resistências internas, especialmente na do motor (), causando o superaquecimento e o dano ao brinquedo. A alternativa correta é D.