Q. 1 (0.10) - Em um circuito elétrico composto por um resistor, um diodo, um capacitor e um indutor, analise as afirmativas a seguir e assinale a alternativa correta: I. O resistor é um componente que dissipa energia na forma de calor, obedecendo à Lei de \mathrm{Ohm}(\mathrm{V}=\mathrm{R} \cdot \mathrm{I}).
II. O diodo ideal conduz corrente elétrica igualmente nos dois sentidos, com resistência nula.
III. O capacitor armazena energia na forma de campo elétrico, sendo que sua impedância tende a zero quando submetido a uma corrente contínua (DC).
IV. O indutor armazena energia na forma de campo magnético e se opõe à variação da corrente elétrica que o atravessa.
Qual das alternativas abaixo está correta?
a) ( ) Apenas a afirmativa III está correta.
b) ( ) Todas as afirmativas estão corretas.
c) ( ) Apenas as afirmativas II e III estão corretas.
d) ( ) Apenas as afirmativas I e IV estão corretas.
e) ( ) Apenas a afirmativa I está correta.

Passo 1

O enunciado apresenta quatro afirmativas sobre componentes elétricos (resistor, diodo ideal, capacitor e indutor) e pede que eu identifique quais afirmativas são corretas entre I, II, III e IV. As afirmativas são:
  • I. O resistor é um componente que dissipa energia na forma de calor, obedecendo à Lei de \mathrm{Ohm} ( V=R\cdot I).
  • II. O diodo ideal conduz corrente elétrica igualmente nos dois sentidos, com resistência nula.
  • III. O capacitor armazena energia na forma de campo elétrico, sendo que sua impedância tende a zero quando submetido a uma corrente contínua (DC).
  • IV. O indutor armazena energia na forma de campo magnético e se opõe à variação da corrente elétrica que o atravessa.
O objetivo é decidir qual alternativa (a, b, c, d, e) corresponde ao conjunto correto de afirmativas.

Passo 2

Analisando a afirmativa I (resistor): explicar o que é e por que é verdadeira.
  • A Lei de Ohm diz que a queda de tensão V em um resistor é proporcional à corrente I que passa por ele, com a constante de proporcionalidade sendo a resistência R. Isso é escrito como \;V=R\cdot I\;. Aqui V é a tensão em volts, I a corrente em ampères e R a resistência em ohms.
  • Um resistor ideal converte energia elétrica em calor (efeito Joule). A potência dissipada é dada por fórmulas equivalentes:
    \;P = V\cdot I = I^2\cdot R = \dfrac{V^2}{R}\;.
    Expliquei as três formas: todas descrevem a mesma potência dissipada, só isolando variáveis diferentes.
    Portanto, a afirmativa I é correta.

Passo 3

Analisando a afirmativa II (diodo ideal): explicar o comportamento do diodo ideal e por que a afirmativa é falsa.
  • Um diodo ideal é um elemento não linear que permite corrente quase livremente apenas no sentido direto (quando polarizado diretamente) e bloqueia totalmente no sentido reverso. Em modelos simples, no sentido direto o diodo tem tensão de condução zero (ou uma queda fixa em modelos não ideais), e no sentido reverso tem corrente zero.
  • A afirmativa diz que o diodo ideal “conduz igualmente nos dois sentidos, com resistência nula”. Isso é o oposto do comportamento real/ideal: ele não conduz igualmente nos dois sentidos; conduz só num sentido e bloqueia no outro.
    Portanto, a afirmativa II é falsa.

Passo 4

Analisando a afirmativa III (capacitor): descrever o que o capacitor faz e verificar a parte sobre impedância em DC.
  • Um capacitor realmente armazena energia em forma de campo elétrico entre suas placas. A energia armazenada num capacitor carregado é dada por \;W=\tfrac{1}{2}C V^2\;, em que C é a capacitância (farads) e V a diferença de potencial (volts). Isso confirma a primeira parte da afirmativa (armazenamento em campo elétrico).
  • Agora sobre impedância: a impedância complexa de um capacitor em regime senoidal é \;Z_C=\dfrac{1}{j\omega C}\;, onde \omega é a frequência angular ( \omega=2\pi f) e j=\sqrt{-1}. Expliquei: \omega representa a frequência da fonte; para corrente contínua (DC) temos frequência f=0 e, portanto, \omega=0. Substituindo \omega=0 em \;Z_C=\dfrac{1}{j\omega C}\; obtém-se \;Z_C\to\infty\; (ou seja, comportamento de circuito aberto).
  • A afirmativa afirma que a impedância tende a zero quando submetido a corrente contínua — isso é incorreto. Na verdade, para DC o capacitor bloqueia (impedância muito alta/infinita). Em regimes de alta frequência a impedância cai, mas não em DC.
    Portanto, a afirmativa III é parcialmente verdadeira na primeira frase (armazenamento) mas falsa na segunda (impedância em DC). Como a afirmativa é composta, consideramos a afirmativa III como falsa no seu enunciado completo.

Passo 5

Analisando a afirmativa IV (indutor): explicar comportamento do indutor e porque a afirmativa é correta.
  • Um indutor armazena energia na forma de campo magnético criado pela corrente que passa por suas espiras. A energia armazenada num indutor é \;W=\tfrac{1}{2}L I^2\;, em que L é a indutância (henry) e I é a corrente (ampères).
  • O indutor tem uma tensão induzida proporcional à taxa de variação da corrente, dada por \;v=L\,\dfrac{d i}{d t}\;. Essa relação mostra que o indutor tende a “se opor” a mudanças rápidas na corrente (se a corrente tenta aumentar rapidamente, aparece uma tensão que se opõe à variação — isto é consequência da Lei de Faraday/Lenz).
  • Em termos de impedância senoidal, \;Z_L=j\omega L\;, e para \omega=0 (DC) temos Z_L=0, ou seja, o indutor em regime DC se comporta como um curto (mas continua a se opor a rápidas mudanças de corrente).
    Portanto, a afirmativa IV está correta.

Passo 6

Conclusão lógica: das quatro afirmativas, verificamos que I é correta, II é falsa, III é falsa (pela afirmação sobre impedância em DC) e IV é correta. Assim, as afirmativas corretas são apenas I e IV. Isso corresponde à alternativa d).

Resposta

d) Apenas as afirmativas I e IV estão corretas.

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