Questão 68 — ENEM 2015Caderno azul · 1º Dia

Ficha da Questão

• 📚 Matérias Necessárias: Física → Eletrodinâmica (associação de circuitos em série e em paralelo)
• ⚡ Nível: Médio — não exige cálculo numérico, mas cobra a leitura cuidadosa de cinco esquemas elétricos e a tradução de uma exigência textual ("sem afetar os outros dispositivos") em uma condição topológica precisa.
• 🎯 Tema/Habilidade: Diferenciar circuitos em série e em paralelo a partir de situações do cotidiano, interpretando esquemas técnicos de instalações elétricas residenciais.
• 🏆 Gabarito: E — revelado após resolução completa

Passo 1 — Leitura Estratégica do Comando

• Comando reformulado: "Entre cinco esquemas, identifique o único em que a lâmpada e as duas tomadas recebem a tensão nominal da rede e em que o interruptor liga/desliga apenas a lâmpada."
• Palavras-chave decisivas: tensão nominal, sem afetar os outros dispositivos, interruptor
• Armadilha típica: confundir "estar no mesmo circuito" com "estar em série" — aceitar um esquema em que o interruptor fica antes de todos os aparelhos, controlando tudo, sem perceber que isso desliga também as tomadas.
• O que a resposta precisa demonstrar: simultaneamente (1) lâmpada e tomadas em paralelo, cada uma com tensão total da rede, e (2) interruptor em série exclusivamente com o ramo da lâmpada.

Passo 2 — Mapa de Conceitos Essenciais

• Associação em paralelo: componentes ligados entre os mesmos dois pontos recebem a tensão total da fonte (U₁ = U₂ = U_total) e funcionam de modo independente — desligar um não afeta os demais.
• Associação em série: os componentes formam um único caminho para a corrente; a tensão se reparte entre eles (U₁ + U₂ = U_total) e, se um "abre", a corrente para em toda a cadeia daquele ramo.
• Interruptor como chave em série: só controla o que está no mesmo ramo série que ele. Para controlar apenas a lâmpada, deve ficar entre a rede e a lâmpada, com esse conjunto em paralelo com as tomadas.

Passo 3 — Decodificação do Enunciado

• Evidência 1: "as tomadas e a lâmpada devem estar submetidas à tensão nominal da rede elétrica" → exige paralelo entre os três dispositivos, não série entre si.
• Evidência 2: "a lâmpada deve poder ser ligada ou desligada por um interruptor sem afetar os outros dispositivos" → exige interruptor em série só com a lâmpada, em ramo paralelo às tomadas.
• Síntese: o esquema correto tem as duas tomadas ligadas diretamente entre os fios da rede e, num terceiro ramo paralelo, a lâmpada em série com o interruptor.

Passo 4 — Resolução Completa (Passo a Passo)

Subpasso 4.1 — Traduzindo as exigências em topologia

A tensão nominal elimina qualquer esquema em que lâmpada e tomadas apareçam em série entre si. A cláusula "sem afetar os outros dispositivos" elimina qualquer esquema em que a chave esteja antes do ponto de derivação das tomadas, pois ali ela corta a alimentação de tudo que vem depois.

Subpasso 4.2 — Montando o circuito ideal

Partindo dos dois fios da rede (fase e neutro, os trilhos horizontais do desenho): tomada 1 e tomada 2 ligadas direto entre os trilhos (ramos paralelos); e um terceiro ramo, também paralelo, com o interruptor em série com a lâmpada. Abrir o interruptor interrompe corrente só nesse terceiro ramo — as tomadas seguem com tensão plena.

Subpasso 4.3 — Verificação contra os esquemas

Em A, lâmpada e tomadas já saem em paralelo antes do interruptor, cuja saída volta direto para o neutro sem passar pela lâmpada. Em B, o interruptor está em série com a tomada 1, mas depois dele o fio ainda alimenta lâmpada e tomada 2. Em C, o interruptor antecede tudo, e as tomadas ficam em série entre si. Em D, os quatro elementos formam um único laço em série. Só em E as tomadas saem em paralelo direto da rede e o interruptor fica em série exclusivamente com a lâmpada.

Passo 5 — Análise Crítica de Todas as Alternativas

A) Lâmpada e as duas tomadas em paralelo entre os trilhos da rede; o interruptor aparece depois desses três ramos, ligado apenas de volta ao trilho neutro (sem passar pela lâmpada)

❌ Incorreta: tomadas e lâmpada até recebem tensão nominal (estão em paralelo), mas o interruptor não está em série com nenhum dispositivo — só fecha um fio direto entre fase e neutro. É inútil para controlar a lâmpada (que já fica sempre acesa) e, fechado, cria um curto-circuito na rede.

B) Tomada 1 em série com o interruptor; depois dele, o fio alimenta a lâmpada e a tomada 2 em paralelo entre si

❌ Incorreta: a tomada 1 fica fora do controle do interruptor, mas a tomada 2 cai no mesmo ramo série da lâmpada — desligar o interruptor apaga a lâmpada e também corta a tomada 2, contrariando "sem afetar os outros dispositivos".

C) Interruptor em série antes de tudo; a lâmpada se deriva em paralelo, enquanto tomada 1 e tomada 2 ficam em série uma com a outra

❌ Incorreta: dupla falha — o interruptor antecede a derivação das tomadas (controla tudo) e as duas tomadas em série dividem entre si a tensão da rede, de modo que nenhuma recebe a tensão nominal.

D) Tomada 1, interruptor, lâmpada e tomada 2 formando um único laço em série

❌ Incorreta: o erro mais extremo — os quatro elementos compartilham a mesma corrente em série. A tensão se reparte entre eles (nenhum fica com tensão nominal) e o interruptor, ao abrir, desliga lâmpada e as duas tomadas juntas.

E) Tomada 1 e tomada 2 ligadas diretamente em paralelo entre os trilhos da rede; em um terceiro ramo, também paralelo, o interruptor em série com a lâmpada

✅ Correta: as duas tomadas ficam sempre conectadas diretamente aos dois fios da rede, com tensão nominal independente uma da outra. A lâmpada é o único dispositivo no ramo do interruptor, de modo que abri-lo apaga só a lâmpada, sem desligar nenhuma tomada.

🏆 Gabarito: E — é o único esquema em que tomadas e lâmpada estão todas em paralelo (tensão nominal garantida) e o interruptor está isolado em série apenas com a lâmpada, controlando-a sem afetar as tomadas.

Passo 6 — Conclusão, Generalização e Dica de Prova

• Reafirmação do gabarito: só o esquema E cumpre as duas condições ao mesmo tempo — tensão nominal para todos (exige paralelo) e controle isolado da lâmpada (interruptor em série só com ela, em ramo à parte das tomadas).
• Padrão de cobrança: o ENEM gosta de disfarçar série/paralelo em situações domésticas (instalações elétricas, chuveiro, tomadas, lâmpadas), testando se o estudante traduz uma exigência prática em linguagem de circuito.
• Generalização: se vários aparelhos devem funcionar de forma independente e com tensão plena, eles ficam em paralelo; se um controle deve afetar só um deles, esse controle entra em série apenas no ramo daquele aparelho.
• Dica de eliminação rápida: veja primeiro onde está o interruptor. Se vier antes do ponto onde as tomadas se separam do tronco, elimine — ele afetará tudo depois. Depois, procure componentes "enfileirados" no mesmo fio: isso é série e derruba a tensão nominal.
• Conexões: o mesmo raciocínio explica disjuntores residenciais e por que lâmpadas de Natal em série apagam todas juntas quando uma queima, ao contrário das lâmpadas de uma casa (em paralelo).