• Uma fonte possui uma força eletromotriz de 12 V e uma resistência interna de 2 \tau. A diferença de potencial entre os terminais é menor, maior ou igual a 12 V se a corrente que atravessa a fonte (a) é do terminal negativo para o terminal positivo, (b) é do terminal positivo para o terminal negativo e (c) é zero?

Passo 1

O enunciado dá uma fonte com força eletromotriz \mathcal{E}=12 V e resistência interna r=2, \Omega. Pergunta qual é a diferença de potencial V entre os terminais quando a corrente I que atravessa a fonte (i) vai do terminal negativo para o positivo, (ii) vai do terminal positivo para o negativo e (iii) é zero. Vamos usar a lei de Kirchhoff e o conceito de queda de tensão na resistência interna.

Passo 2

Definimos como positiva a corrente I que sai do terminal positivo da fonte, percorre o circuito externo e entra pelo terminal negativo. Aplicando a lei de tensão de Kirchhoff no laço que envolve a fonte interna e os terminais, temos a soma das quedas igual a zero:
-I\,r + \mathcal{E} - V = 0.
Reagrupando, obtemos a expressão geral para a tensão entre terminais:
V = \mathcal{E} - I\,r.

Passo 3

No caso (b), a corrente vai do terminal positivo para o terminal negativo. Isso coincide com a nossa convenção de I>0. Logo,
V = \mathcal{E} - I\,r < \mathcal{E},
ou seja, V é menor que 12 V.

Passo 4

No caso (a), a corrente vai do terminal negativo para o terminal positivo, isto é, entra pelo terminal positivo. Isso significa I<0. Portanto,
V = \mathcal{E} - I\,r = \mathcal{E} + |I|\,r > \mathcal{E},
ou seja, V é maior que 12 V.

Passo 5

No caso (c), a corrente é zero ( I=0). Substituindo em V = \mathcal{E} - I\,r, vem
V = \mathcal{E} = 12\text{ V}.
Logo, a tensão entre terminais é igual a 12 V.

Resposta

(a) maior que 12 V
(b) menor que 12 V
(c) igual a 12 V

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