Questão 1 - Qual é a condição que polariza diretamente um diodo? E qual polariza inversamente? A tensão no terminal de um diodo Ideal diretamente polarizado em um circuito é O V ? Justifque.

Passo 1

O enunciado faz três perguntas claras:
  • Qual é a condição que polariza diretamente um diodo?
  • Qual é a condição que polariza inversamente um diodo?
  • A tensão nos terminais de um diodo ideal diretamente polarizado em um circuito é 0\\ \text{V}? Justifique.
Informações dadas ou implicadas pelo enunciado:
  • O componente em questão é um diodo (vamos usar os termos anodo e catodo).
  • Em uma das perguntas é especificado “diodo ideal” (modelo ideal).
  • O enunciado pede justificativa, ou seja, não basta responder “sim” ou “não”: é preciso explicar por que (e em que condições) a tensão vale ou não 0\\ \text{V}.

Passo 2

Primeiro, vamos fixar notação e o que significa “polarizar diretamente/inversamente” de forma clara e bem simples.
  • Denotemos por V_A a tensão no ânodo e por V_K a tensão no catodo.
  • A diferença de tensão no diodo é \,V_D = V_A - V_K\,. Essa é a tensão “entre terminais” do diodo (ânodo menos catodo).
    Agora a definição operacional (o que o enunciado quer saber):
  • Polarização direta (forward bias) ocorre quando o ânodo está mais positivo que o catodo, isto é, quando \,V_D>0\, (em prática, para um diodo real, precisa superar uma pequena barreira, mas isso vem depois).
  • Polarização inversa (reverse bias) ocorre quando o ânodo está mais negativo que o catodo, isto é, quando \,V_D<0\,.

Passo 3

Agora vamos falar do modelo ideal do diodo e as consequências dessas polarizações. O diodo ideal é um modelo simplificado que vale para análises rápidas e para provas:
  • Modelo ideal — comportamento por partes (modelo “chave”):
    • Se o diodo está em polarização direta (ou seja, tentando conduzir), o modelo ideal o trata como um curto-circuito perfeito entre ânodo e catodo. Isso se traduz na condição
    V_D = 0,\quad I_D \ge 0.Ou seja: a tensão entre terminais é zero e a corrente I_D (convecional do ânodo para o catodo) pode ser qualquer valor não negativo — o circuito determina quanto.
    • Se o diodo está em polarização inversa, o modelo ideal o trata como um circuito aberto perfeito. Isso se traduz na condição
    I_D = 0,\quad V_D \le 0.Ou seja: não passa corrente (zero) e a tensão pode ficar negativa (o circuito impõe o valor).
  • Uma forma compacta e muito útil de escrever isso é a condição de complementaridade (ou “condição de contato”): V_D \cdot I_D = 0,\qquad V_D \le 0\\ \text{ou}\\ I_D \ge 0,que significa: ou o diodo tem queda de tensão zero e então pode cortar corrente positiva, ou não passa corrente e aí pode ter queda de tensão negativa. (Não entram correntes negativas no modelo ideal.)

Passo 4

Resposta direta às primeiras duas perguntas (com pequena explicação física):
  • Polariza diretamente: quando \,V_A>V_K (ou seja \,V_D>0). Fisicamente isso reduz a barreira de potencial da junção e permite que portadores circulem do ânodo para o catodo; no modelo ideal o diodo “fecha” e comporta-se como curto.
  • Polariza inversamente: quando \,V_A<V_K (ou seja \,V_D<0). Fisicamente isso aumenta a barreira e impede o fluxo de portadores; no modelo ideal o diodo “abre” e comporta-se como circuito aberto.

Passo 5

Agora a pergunta crucial: “A tensão no terminal de um diodo ideal diretamente polarizado em um circuito é 0\\ \text{V}? Justifique.”
  • No modelo ideal: sim — se o diodo está diretamente polarizado de modo que permita condução, o modelo impõe \,V_D=0. Isso é parte da definição do modelo ideal (diodo ideal = chave perfeita fechada quando em direto).
  • Mas atenção importante (prática de prova!): não basta afirmar mecanicamente “V_D = 0”. É preciso verificar consistência com o circuito: assumir V_D=0 significa que o diodo está conduzindo e, portanto, a corrente resultante (imposta pelo resto do circuito) deve ser I_D \ge 0. Se ao resolver o circuito com V_D=0 surgir uma corrente negativa, a suposição está errada e na verdade o diodo estaria cortado (off).
    Exemplo numérico curtinho (passo a passo para a prova):
  • Considere uma fonte V_s em série com um resistor R alimentando o ânodo, e catodo ligado à terra. Esquema simples: V_s R — ânodo — catodo — terra.
  • Se assumirmos diodo ideal ligado (ON) então V_D=0. Fazendo KVL obtemos a corrente I_D = \frac{V_s}{R}.Essa corrente será positiva se V_s>0. Se I_D\ge 0 (ou seja V_s\ge 0), a hipótese "diodo ligado com V_D=0" é consistente — e portanto a tensão no diodo é realmente 0\\ \text{V} no modelo ideal.
  • Se a fonte fosse negativa ( V_s<0), assumir V_D=0 daria I_D<0 (não permitido pelo modelo), então a hipótese falha: o diodo estaria aberto (OFF) e então I_D=0 e V_D=V_s (negativo).
    Portanto: no modelo ideal o diodo conduz com V_D=0, desde que essa hipótese produza I_D\ge 0; caso contrário o diodo está cortado e V_D não é zero.

Passo 6

Um par de observações práticas que costumam aparecer em provas (e que ajudam a justificar respostas):
  • Diodo real versus ideal: diodos reais não têm exatamente V_D=0 quando conduzem; há uma queda direta típica. Por exemplo, um diodo de silício tem aproximadamente 0,7\\ \mathrm{V} quando conduz com correntes moderadas; um de germânio cerca de 0,3\\ \mathrm{V}. O modelo ideal ignora essa queda para simplificar contas.
  • Regra prática na resolução de circuitos: usar o modelo ideal para fazer um “teste de hipótese”: 1) suponha diodo ligado (coloque V_D=0), calcule correntes; 2) verifique se I_D\ge 0; se sim, solução aceita; se não, suponha diodo desligado (coloque I_D=0) e calcule tensões. Isso garante consistência.

Resposta

Polarização direta: o ânodo está mais positivo que o catodo, isto é, V_A>V_K (ou \,V_D>0).
Polarização inversa: o ânodo está mais negativo que o catodo, isto é, V_A<V_K (ou \,V_D<0).
Tensão de um diodo ideal diretamente polarizado: no modelo ideal, sim — quando conduz o diodo é representado por V_D=0; porém essa hipótese só vale se, ao substituir V_D=0 no circuito, a corrente calculada for I_D\ge 0.

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