Aula 9.1 Conteúdo: Geradores elétricos, geradores químicos e força eletromotriz. Receptores, motores elétricos e força contra eletromotriz.

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3 Habilidades: Compreender a função dos geradores e receptores nos circuitos elétricos, associando-os ao uso cotidiano.

4 REVISÃO Estudamos na aula anterior a função dos resistores e como associa-los num circuito elétrico. Na aula de hoje iremos aprender sobre outro componente muito importante num circuito elétrico: Os geradores.

5 REVISÃO Vamos aprender, ainda, sobre os receptores elétricos e o papel que estes desempenham no circuito elétrico e em nossa vida cotidiana.

6 Geradores Elétricos A principal função dos geradores num circuito elétrico é manter uma diferença de potencial elétrico em seus polos para obrigar as cargas elétricas a se movimentarem num único sentido.

7 Os geradores podem ser mecânicos (dínamos) ou químicos (pilhas ou baterias de automóveis).

8 Gerador Elétrico

9 A principal característica de um gerador é sua força eletromotriz (fem símbolo ε).

10 A principal característica de um gerador é sua força eletromotriz (fem símbolo ε). Se um gerador realizar um trabalho W ao transportar uma carga q de seu polo negativo para o seu polo positivo, a força eletromotriz desse gerador será dada por:

11 ε = W q, onde W é o trabalho para movimentar a carga q é o valor da carga elétrica que se move

12 ε = W q, onde W é o trabalho para movimentar a carga q é o valor da carga elétrica que se move A unidade de medida da força eletromotriz no S.I. é o Volt (V).

13 Exemplo resolvido Para movimentar, através de um circuito elétrico, uma quantidade de carga q = 2,0 x 10-5 C um gerador elétrico realiza um trabalho de 2,4 x 10 6 J. Calcule a força eletromotriz desse gerador.

14

15 A equação do gerador A corrente elétrica que percorre o circuito também passa através do gerador e este também oferece uma certa resistência à passagem da corrente. Portanto a diferença de potencial oferecida pelo gerador não é a mesma força eletromotriz, logo podemos calcular essa ddp através da expressão:

16 A equação do gerador ε é a força eletromotriz ΔV = ε r. i, onde r é a resistência interna i é a corrente elétrica

17 A equação do gerador A potência que um gerador lança no circuito é calculada pela expressão: Pot = V i

18 A equação do gerador Chamamos de corrente de curto circuito (i ) a cc máxima corrente que pode atravessar um gerador, ou seja, é a corrente caso a ddp entre seus terminais for nula (ΔV=0). i cc = ε r

19 Exemplo resolvido U(V) Tem-se um gerador cuja curva característica é a reta do gráfico. Calcule: i(a)

20 Exemplo resolvido a) A fem.(ε) e a resistência interna (r) desse gerador; b) A ddp nos terminais do gerador quando a corrente elétrica que o atravessa é 5 A. c) A potência que o gerador lança nessas condições.

21 Solução: a) Analisando o gráfico podemos observar que: ε = 100 V e i cc = 10A. como icc= ε r, temos que: 10= 100 r r= r=10ω

22 Solução: b) Quando i = 5 A, pela equação do gerador tem-se que: V = ε r i V = V = V=50 V

23 Solução: c) A potência lançada pelo gerador será: Pot = V i Pot = 50 5 Pot = 250 W

24 Receptores elétricos: Um receptor recebe energia das cargas que passam através dele (lançadas pelo gerador), transformando energia elétrica em outro tipo de energia (exceto energia elétrica).

25 Receptores elétricos: Temos como exemplo de geradores todos os aparelhos eletrodomésticos que utilizamos.

26 Receptores elétricos: Os receptores, ao contrário dos geradores, possuem uma característica chamada de força contra eletromotriz.

27 Exercício U(V) O gráfico representa a curva característica de um gerador. Calcule sua 60 força eletromotriz (f.e.m.), sua resistência 40 interna e a corrente de curto circuito i(a)

28 Solução: Analisando o gráfico podemos concluir que a f.e.m. é ε = 60 V, pois esse valor corresponde a uma corrente i = 0.

29 Solução: Utilizamos a equação do gerador para calcular a resistência interna do gerador: V = ε r i 40 = 60 r 2 2 r = r = 20 2 r = 10 Ω

30 Solução: A corrente de curto circuito é o valor em que ΔV = 0, ou seja, i cc = 6 A: icc= ε r i cc = i cc = 6 A

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