Carregadores elétricos são projetados para fornecerem energia a baterias recarregáveis, como as usadas em aparelhos celulares e máquinas fotográficas. As especificações típicas de um desses dispositivos são:
Carregador: Entrada AC 100-240 V / 200 mA / 50-60 Hz Saída DC 5,0 V / 1 000 mA
Bateria recarregável: 1,5 V / 4 000 mAh
Usando o carregador com corrente máxima, o tempo total de recarga dessa bateria totalmente descarregada, em hora, é
A) 1/6 .
B) 5/6 .
C) 4.
D) 6.
E) 8.
Resolução Em Texto
Matérias Necessárias para a Solução da Questão
Física (Eletrodinâmica).
Corrente Elétrica.
Análise Dimensional (Conversão de Unidades).
Tema/Objetivo Geral:
Calcular o tempo necessário para carregar um dispositivo baseando-se na capacidade de carga da bateria e na corrente elétrica fornecida pelo carregador.
Nível da Questão
Fácil.
A questão exige apenas a identificação correta dos dados (separar o que é entrada do que é saída) e uma divisão simples. O maior desafio é não se perder na “sopa de números” do enunciado.
Gabarito
Letra C.
O tempo é a razão entre a carga total e a corrente fornecida. Dividindo a capacidade da bateria (4 Ah) pela corrente de saída do carregador (1 A), temos 4 horas.
1️⃣ PASSO 1 – O QUE A QUESTÃO QUER? (O MAPA DA MINA)
Decodificação do Objetivo:
A questão quer saber quanto tempo leva para encher o “tanque” de energia da bateria usando a “mangueira” do carregador.
Simplificação Radical (A Analogia Central):
Imagine que a bateria é um balde de 4 litros e o carregador é uma torneira que despeja 1 litro por hora. Quanto tempo leva para encher?
A conta é instintiva: Tamanho do Balde dividido pela Vazão da Torneira.
- Balde: Capacidade da Bateria (mAh).
- Torneira: Corrente de Saída do Carregador (mA).
Nosso Plano de Ataque será o seguinte:
- Filtrar os Dados: Ignorar as informações inúteis (como a voltagem e a entrada da tomada).
- Harmonizar as Unidades: Deixar tudo em “Amperes” ou “miliamperes”.
- Aplicar a Fórmula: Tempo = Carga / Corrente.
2️⃣ PASSO 2 – DESVENDANDO AS FERRAMENTAS (A CAIXA DE FERRAMENTAS)
A ferramenta principal aqui é a definição de Corrente Elétrica (i).
A corrente é a rapidez com que a carga (Q) flui.
i = Q / Δt
Logo, se queremos o tempo (Δt), isolamos ele na fórmula:
Δt = Q / i
O Segredo das Unidades:
- Q (Carga): É dada em mAh (miliampere-hora). Isso é uma unidade de carga, não de energia! Significa “quanta corrente cabe aqui por uma hora”.
- i (Corrente): É dada em mA (miliampere).
Dica de Mestre: Se você dividir mAh por mA, o “mA” corta e sobra apenas o h (horas). A conta sai pronta!
3️⃣ PASSO 3 – INTERPRETAÇÃO GUIADA (MÃO NA MASSA)
Vamos extrair os dados do rótulo do carregador e da bateria.
Dados Disponíveis:
- Carregador (Entrada): 100-240 V / 200 mA… (Isso é o que vem da parede. IGNORE! A bateria não sabe o que acontece na parede, ela só recebe o que sai do fio).
- Carregador (Saída): 5,0 V / 1 000 mA. (AQUI ESTÁ! Essa é a corrente que entra na bateria).
- Bateria: 1,5 V / 4 000 mAh. (Essa é a capacidade do tanque).
Execução do Cálculo:
Temos:
- Carga (Q) = 4 000 mAh.
- Corrente (i) = 1 000 mA.
Aplicando a lógica do “balde e torneira”:
Δt = 4 000 mAh / 1 000 mA
Δt = 4 h
Alternativamente, convertendo para Amperes (como o professor sugere para simplificar os zeros):
- 4 000 mAh = 4 Ah
- 1 000 mA = 1 A
- 4 / 1 = 4 horas.
🚨 ARMADILHA CLÁSSICA! 🚨
Usar a corrente de Entrada (200 mA).
Muitos alunos veem o primeiro número de corrente que aparece (200 mA na entrada AC) e usam ele. Se você fizesse isso (4000 / 200), daria 20 horas.
Lembre-se: O carregador transforma a energia da parede. O que carrega o celular é a SAÍDA (Output/DC).
A Bússola (O Perfil do Culpado):
- Síntese do raciocínio: Identificamos a capacidade da bateria e a corrente de saída. Dividimos a capacidade pela corrente.
- Expectativa: Um número inteiro simples.
4️⃣ PASSO 4 – ALTERNATIVAS COMENTADAS (A AUTÓPSIA)
A) 1/6.
Diagnóstico do Erro: Inversão da Fórmula.
Análise: O aluno dividiu a corrente pela carga (1000 / 6000 ou algo similar com erro de conta). Obter um tempo menor que 1 hora para uma bateria grande com um carregador padrão é fisicamente improvável neste contexto.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
B) 5/6.
Diagnóstico do Erro: Confusão com Voltagem.
Análise: O aluno pode ter tentado misturar os valores de voltagem (5,0 V ou 1,5 V) na conta, criando uma relação sem sentido físico para encontrar o tempo.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
C) 4.
Análise de Correspondência: Perfeita.
Análise: Resultado direto da divisão da carga (4 Ah) pela corrente (1 A).
Conclusão: ✔️ Alternativa correta.
D) 6.
Diagnóstico do Erro: Erro de Leitura.
Análise: Resultado aleatório ou fruto de uma combinação errada de números (talvez somando voltagens ou correntes). Não há relação lógica direta.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
E) 8.
Diagnóstico do Erro: Uso de Corrente Média ou Erro Aritmético.
Análise: Se o aluno considerasse que a eficiência fosse de 50% (não dito no texto), o tempo dobraria para 8 horas. Mas a questão pede considerando “corrente máxima”, ou seja, condições ideais.
Conclusão: ❌ Alternativa incorreta.
5️⃣ PASSO 5 – O GRAND FINALE (APRENDIZAGEM EXPANDIDA)
Frase de Fechamento:
A alternativa C é a correta pois reflete a aplicação direta da definição de corrente média: o tempo é a capacidade de armazenamento de carga dividida pela taxa de fluxo de carga (corrente de saída).
Resumo-flash (A Imagem Mental):
Para encher um tanque de 4 mil litros com uma mangueira de 1 mil litros/hora, você leva 4 horas.
🧠 Para ir Além (A Ponte para o Futuro):
Hoje em dia temos carregadores “Turbo” ou “Fast Charge”. O que eles fazem? Eles aumentam a tensão (V) ou a corrente (A) de saída. Se esse carregador fosse de 2 000 mA (2 A) em vez de 1 000 mA, carregaríamos a mesma bateria em apenas 2 horas. A física é a mesma, só mudamos a “grossura da mangueira”.