GERADOR ELÉTRICO TEORIA E EXERCÍCIOS BÁSICOS

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1 GERADOR ELÉTRICO TEORIA E EXERCÍCIOS BÁSICOS

2 GERADOR ELÉTRICO O gerador elétrico é um dispositivo que transforma qualquer tipo de energia em energia elétrica. É um dispositivo destinado a manter uma diferença de potencial entre os dois pontos aos quais está ligado; Tem como função básica aumentar a energia potencial das cargas que o atravessam (τ/q).

3 POTENCIAL ELÉTRICO 220V = 220J 1C 1C (um coulomb) de carga equivale a 6,25 x portadores de carga

4 GERADOR: FORNECE DDP F e V A E V B V A > V B

5 PORTADORES DE CARGA

6 USINA BINACIONAL DE ITAIPÚ (BRASIL / PARAGUAI) 20 unidades geradoras de 700 MW cada. Total: MW.

7 DUTOS DE ÁGUA E TURBINAS

8 ANALOGIA

9 ANALOGIA

10 REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DE UM GERADOR Gerador ideal Gerador real A B A U AB B = U AB Resistência interna nula. Não há tensão dissipada. Tensão gerada: E Tensão dissipada: r. I Tensão útil: U AB

11 RESISTÊNCIA INTERNA DO GERADOR Gerador elétrico REAL Ao atravessar um gerador real, a corrente elétrica se depara com uma resistência interna através dos próprios elementos condutores que formam o gerador. Denomina-se (r) como a medida dessa resistência interna.

12 PERFIL DO POTENCIAL ELÉTRICO E f.e.m. (força eletromotriz) r. i tensão dissipada na resistência interna U tensão útil (lançada no circuito externo) η rendimento η = útil total η = U AB Ε

13 EQUAÇÃO DO GERADOR U AB = E r. i A B

14 CURVA CARACTERÍSTICA DO GERADOR U AB = E r. i y = b a. x Coef. linear Coef. angular decrescente Equação de 1 o grau (reta) E = 24V tgθ = r r = tgθ r = 24 / 6 r = 4Ω θ i cc = 6A

15 ISSO CAI 5. (Ufu 2006) O circuito elétrico (fig. 1) é utilizado para a determinação da resistência interna r e da força eletromotriz ε do gerador. Um resistor variável R (também conhecido como reostato) pode assumir diferentes valores, fazendo com que a corrente elétrica no circuito também assuma valores diferentes para cada valor escolhido de R. Ao variar os valores de R, foram obtidas leituras no voltímetro V e no amperímetro A, ambos ideais, resultando no gráfico (fig. 2). E = 12 V r = tgθ r = 12 / 4 r = 3Ω Com base nessas informações, assinale a alternativa que corresponde aos valores corretos, respectivamente, da resistência interna e da força eletromotriz do gerador. a) 2Ω e 7V b) 1Ω e 4V c) 3Ω e 12V d) 4Ω e 8V!

16 GERADOR EM ABERTO E EM CURTO-CIRCUITO = 0 U = E r. i U = E r. 0 U = E U = E r. i 0 = E r. i E = r. i

17 ISSO CAI 04. (FATEC-SP) Uma pilha elétrica tem força eletromotriz E = 6,0 V e resistência interna r = 0,20 ohm. (a) E = r. icc 6 = 0,2. icc Icc = 30 A (b) Circuito aberto: i = 0 (não passa i) U AB = E a) A corrente de curto-circuito é i cc = 1,2 A. b) Em circuito aberto, a tensão entre os terminais é nula. c) Se a corrente for i = 10 A, a tensão entre os terminais é U = 2,0 V. d) Se a tensão entre os terminais for U = 5,0 V, a corrente é i = 25 A. e) n.d.a. (c) U = 6 0,2. i U = 6 0,2. 10 U = 6 2 U = 4 V (d) 5 = 6 0,2. I 0,2. i = 6 5 i = 1 / 0,2 i = 5 A 6V 5V 2V

18 CIRCUITO SIMPLES (LEI DE OHM-POUILLET) 2V 2A i = fem R fcem 4V i = i = 2A

19 GERADOR COM RESISTÊNCIA EXTERNA (OHM-POUILLET) A B A A 1A 2A B B 6V 12V 6V i = E R eq + r i = i = 3A 3A 6V = 2Ω = 2Ω

20 I =? 12V 4,8V = 2Ω r = tgθ r = 12/ 6 r = 2Ω R EXT = tgθ R EXT = 6/ 2 R EXT = 3Ω 7,2V 2,4 A = 3Ω U = R. i 12 = (3 + 2). i i = 12 / 5 i = 2,4 A

21 ISSO CAI 08. (Ufrj 2006) Uma bateria comercial de 1,5V é utilizada no circuito esquematizado a seguir, no qual o amperímetro e o voltímetro são considerados ideais. Varia-se a resistência R, e as correspondentes indicações do amperímetro e do voltímetro são usadas para construir o seguinte gráfico de voltagem (V) versus intensidade de corrente (I). r = tgθ r = 0,3 / 1 r = 0,3Ω Usando as informações do gráfico, calcule: a) o valor da resistência interna da bateria; U = R. i 1,5 = (1,7 + 0,3). I i = 1,5 / 2 i = 0,75 A b) a indicação do amperímetro quando a resistência R tem o valor 1,7Ω.

22 ASSOCIAÇÃO DE GERADORES (EM SÉRIE)

23 ASSOCIAÇÃO (EM PARALELO)

24 09. A) INDICAÇÃO DO AMPERÍMETRO? 1,5A 4,5V 18V 3Ω 13,5V 9Ω i = E R + r i = i =1, 5A

25 09. B) INDICAÇÃO DO AMPERÍMETRO? 6V 1/3Ω 1,8A 3Ω i = E R + r i = i =1,8A

26 10. Uma lâmpada é ligada a uma associação de quatro pilhas de 1,5V, supostas ideais, de quatro maneiras, representadas nas figuras seguintes: Qual é a ddp U entre os terminais da lâmpada em cada ligação?

27 ISSO CAI 11. (UFRN) O poraquê (electrophorus electricus), peixe muito comum nos rios da Amazônia, é capaz de produzir corrente elétrica por possuir células especiais chamadas eletroplacas. Essas células, que atuam como baterias fisiológicas, estão dispostas em 140 linhas ao longo do corpo do peixe, tendo 5000 eletroplacas por linha. Essas linhas se arranjam da forma esquemática mostrada na figura. Cada eletroplaca produz uma força eletromotriz ξ= 0,15V e tem resistência interna r = 0,25Ω. A água em torno do peixe fecha o circuito. Se a resistência da água for R = 800Ω, o poraquê produzirá uma corrente elétrica de intensidade igual a: a) 8,9 A b) 6,6 ma c) 0,93 A d) 7,5 ma

28 CONCORDÂNCIA E OPOSIÇÃO i = fem R fcem

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30 POTÊNCIA NO GERADOR U = E r. i x ( i ) U. i = E. i r. i 2 P = E. i r. i 2 P U = P T P DIS