Questão 98 do ENEM 2023 — Física
Lâmpadas incandescentes são constituídas de um filamento de tungstênio dentro de um bulbo de vidro com um gás a baixa pressão. Essas lâmpadas podem apresentar diferentes potências quando submetidas à mesma tensão elétrica.
Um estudante precisa selecionar uma lâmpada que forneça o maior brilho, para isso deverá selecionar aquela que possui o filamento mais
Resolução comentada
A questão pede como escolher o filamento de uma lâmpada incandescente para obter o maior brilho com uma tensão fixa. O brilho está ligado à potência dissipada, e a ferramenta é a relação entre potência, tensão e resistência elétrica.
Todas as lâmpadas são ligadas à mesma tensão U. A potência é P = U²/R. Como U é constante, quanto menor a resistência R, maior a potência e, portanto, maior o brilho.
A resistência de um fio é dada pela segunda lei de Ohm: R = ρ · L / A, em que ρ é a resistividade (propriedade do material, aqui o tungstênio), L é o comprimento e A é a área da seção transversal. Como o material é o mesmo, ρ não muda. Para diminuir R, reduz-se L: o filamento deve ser mais curto.
A resposta é filamento curto, pois terá a menor resistência. Filamento comprido tem maior resistência e, com a mesma tensão, dissipa menos potência (as opções que falam em comprido erram). Resistividade não depende do comprimento, é característica do material, então dizer que o curto tem menor resistividade é falso. Por fim, o filamento curto tem maior corrente (i = U/R), e não menor, e é essa corrente maior que gera mais potência.