Prof.: Geraldo Barbosa Filho

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1 AULA 07 GERADORES E RECEPTORES 5- CURVA CARACTERÍSTICA DO GERADOR 1- GERADOR ELÉTRICO Gerador é um elemento de circuito que transforma qualquer tipo de energia, exceto a elétrica, em energia elétrica. O gerador fornece energia elétrica ao circuito. Ao ser atravessado por uma corrente elétrica, o gerador apresenta uma resistência à passagem dos portadores de carga, esta resistência é conhecida como resistência interna do gerador (r). 2- GERADOR IDEAL É aquele que não apresenta resistência à passagem da corrente elétrica, sua resistência interna é nula (r = 0), logo, toda energia gerada é fornecida ao circuito. 6- RECEPTOR ELÉTRICO Receptor elétrico ou motor é um elemento de circuito que converte energia elétrica em qualquer outro tipo de energia que não seja elétrica. Um ventilador, geladeira, batedeira etc..., são exemplos de receptores. Os portadores de carga passam pelo gerador no sentido do potencial menor (pólo negativo) para o potencial maior (pólo positivo). A diferença de potencial entre os pólos do gerador chamamos de força eletromotriz (f.e.m.) E. Uma pilha de fem E = 1,5volt é um gerador que fornece 1,5 joules de energia elétrica para cada um Coulomb de carga que passa pelos seus pólos. 3- GERADOR REAL É aquele que apresenta resistência à passagem da corrente elétrica, logo, sua resistência interna é diferente de zero. No receptor a corrente elétrica passa no sentido do potencial maior (pólo positivo) para o potencial menor (pólo negativo). A diferença de potencial (E) entre os pólos do receptor chamamos de força contra-eletromotriz (fcem). 7- EQUAÇÃO DO RECEPTOR U = E + Ri A tensão recebida do circuito é igual à tensão nos pólos mais a tensão no resistor. 8- CURVA CARACTERÍSTICA DO RECEPTOR. 4- EQUAÇÃO DO GERADOR A tensão que o gerador lança no circuito é igual à tensão entre seus pólos menos a tensão no resistor. U = E - Ri Quando um gerador está em aberto não há passagem de corrente, logo: 9- CIRCUITO ELÉTRICO SIMPLES. i = 0 U = E Quando um gerador está em curto circuito a diferença de potencial entre seus pólos é zero logo: U = 0 i = i cc = E / r

2 Neste circuito elétrico temos um gerador um receptor e um resistor, existe somente um percurso para a passagem da corrente elétrica, por isso o nome circuito simples. Para acharmos a corrente elétrica que passa num circuito simples devemos aplicar a lei de Pouillet. 10- POTÊNCIA ELÉTRICA Num circuito elétrico o gerador fornece energia elétrica, o receptor e o resistor consomem. A energia elétrica fornecida, gerada ou consumida num dado intervalo de tempo chamamos de potência elétrica. P= E el / t No sistema internacional de unidades (SIU) a unidade de potência é o watt, ou seja, uma potência de 1W, significa dizer que a cada segundo um joule de energia elétrica está sendo fornecida, gerada ou consumida. [P] = J / s = W Em qualquer aparelho elétrico sua potência elétrica é igual ao produto da corrente (i) pela tensão elétrica(u). P= U i A seguir vamos mostrar como calcular as potências elétricas nos diversos elementos de circuito. 11- POTÊNCIA ELÉTRICA NO GERADOR. Os portadores de carga ao passarem pelo gerador dissipam energia no seu interior e ganham energia nos pólos. Potência gerada nos pólos P g = E.i Potência dissipada P d = R.i 2 Potência fornecida P f = U.i Rendimento elétrico η = P f / P g = U / E EXERCÍCIOS QUESTÃO O gerador é um aparelho elétrico que transforma uma modalidade qualquer de energia em energia elétrica. 2- Os receptores transformam energia elétrica somente em energia térmica. 3- A força eletromotriz (fem) representa o acréscimo de potencial elétrico a que ficam sujeitas as cargas constituintes da corrente elétrica ao atravessarem o gerador. 4- Quando um gerador está em aberto a ddp entre seus terminais vale a própria fem. 5- O rendimento de um gerador é tanto maior quanto menor a resistência interna do mesmo e quanto maior a corrente que consegue manter. QUESTÃO Quando conectamos os terminais do gerador com um fio de resistência desprezível, estabelece no mesmo uma corrente denominada corrente de curto circuito, de intensidade dada pelo quociente E/r. 2- A potencia útil de um gerador quando percorrido pela corrente de curto circuito é dado pelo quociente E 2 /r. 3- A potencia elétrica útil máxima transferida por um gerador é dada pelo quociente E 2 /4r, e ocorre quando o mesmo é percorrido por uma corrente de intensidade igual à metade da corrente de curto circuito do gerador. 4- Na condição de potencia útil máxima, o rendimento do gerador vale 100%. 5- A máxima transferência de potencia de um gerador (E, r) para um resistor de resistência R ocorre quando R = r. QUESTÃO Com relação ao circuito da figura a intensidade da corrente e a ddp entre os pontos A e B valem respectivamente 2 A e 28V. 12- POTÊNCIA ELÉTRICA NO RECEPTOR Os portadores de carga ao passarem pelo receptor dissipam energia elétrica no seu interior e nos pólos é transformada em energia mecânica. Potência útil nos pólos Potência dissipada Potência consumida Rendimento elétrico P u = E. i P d = R. i P c = U. I η = P u / P c = E / U 2- Um gerador tem força eletromotriz E = 13V e resistência interna r = 2Ω. Aos seus pólos liga-se em paralelo um motor elétrico de força contra-eletromotriz E = 9V e resistência interna r = 1Ω e um resistor com resistência R = 20Ω. Os rendimentos elétricos do gerador e do motor valem respectivamente 0,90 e 0, O amperímetro é um instrumento de resistência interna quase nula, enquanto o voltímetro é um instrumento de resistência interna quase infinita.

3 4- Para medições elétricas em um circuito deve-se colocar o amperímetro em paralelo e o voltímetro em série. 5- A resistência equivalente do circuito mostrado na figura é 7/40Ω. 5-Dois resistores, R 1 = 2Ω e R 2 = 4Ω, e uma bateria de fem E são ligados como mostra a figura. Se as potências dissipadas em R 1 e R 2 são, respectivamente, P 1 e P 2, então P 1 =4P 2. QUESTÃO O gráfico abaixo representa a curva característica de um gerador. Analisando as informações do gráfico, a resistência interna do gerador, a força eletromotriz, a corrente de curto circuito são respectivamente: 8,0Ω, 80V, 10 A. QUESTÃO O gráfico abaixo representa a curva característica de um receptor. Analisando as informações do gráfico, a resistência interna do receptor e a força contra-eletromotriz são respectivamente: 2,0Ω e 100V. 3-Considere o circuito abaixo As intensidades da corrente que atravessa o gerador, quando a chave está aberta e fechada são respectivamente: 1,5 A e 1,0 A. 4-Um chuveiro elétrico, quando sob ddp de 220V, é atravessado por uma corrente elétrica de intensidade 10 A. A energia elétrica consumida em Kw.h, em 15 minutos de funcionamento é 0,55. Dados: R 1 = 1Ω R 2 = 2Ω R 3 = 3Ω R 4 = 6Ω R 5 = 5Ω E 1 = 40V E 2 = 10V 1-A resistência equivalente do circuito vale 20Ω. 2-A corrente elétrica nos resistores R 2, R 3 e R 4 valem respectivamente 6 A, 4 A e 2 A. 3- As potências gerada, fornecida e dissipada no gerador de fem E 1 e resistência interna R 1 são respectivamente 1240 W, 222 W e 9 W. 4- As potências útil, consumida e dissipada no receptor de fem E 2 e resistência interna R 2 são respectivamente 60 W, 24 W e 36 W. 5-Os rendimentos do gerador e do receptor são iguais a 40%. QUESTÃO 06 1-Um fusível de 30 A foi instalado em uma rede alimentada por uma tensão de 120V. A máxima quantidade de lâmpadas de 110W que poderá ser ligada simultaneamente nesta rede, sem perigo de queimar o fusível é Um aparelho elétrico de aquecimento traz na plaqueta a inscrição 100 watts e 100 volts. Pode-se afirmar que sua resistência é de 100Ω. 3-Um resistor de resistência elétrica R, quando ligado a uma ddp de 220V, dissipa 1000W. Para que outro

4 resistor, ligado a 110V, dissipe 2000W, deve ter resistência elétrica R/8. 4-Um setor de um estabelecimento comercial está protegido por um fusível que suporta uma intensidade máxima de corrente elétrica de 15A. Pretende-se que funcionem ao mesmo tempo, sob condições nominais, os seguintes elementos. QUESTÃO 08 Considere no gráfico as curvas características de um gerador, um motor elétrico e um resistor. 11 lâmpadas de 220V-100W- cada 1 condicionador de ar de 220V- 4400W Sabendo-se que a tensão no ambiente é de 220V, é correto afirmar que para todos os elementos funcionarem simultaneamente, o fusível deverá ser trocado por outro que suporte, no mínimo, 25 A. 5-Um resistor é submetido à ddp de 100V. Passam por esse resistor 5, elétrons. Nessas condições, a potência elétrica que o resistor dissipa, em W, vale 0,40. (carga do elétron = 1, C) QUESTÃO 07 1-Um gerador fornece a um motor uma ddp de 440V. O motor tem resistência interna de 25Ω e é percorrido por uma corrente elétrica de 400mA. A força contraeletromotriz do motor é igual a 340V. 2-O esquema abaixo representa um circuito contendo duas pilhas e dois resistores. A intensidade da corrente do circuito é de 0,2 A. 3-Um aparelho elétrico de aquecimento traz na plaqueta a inscrição 100 V e 100 W. A resistência deste aparelho é de 10Ω. 4-Um gerador (100W; 5Ω) alimenta um resistor externo, de resistência 15 Ω. O resistor encontra-se dentro de uma grande pedra de gelo a 0 o C. Deixando o circuito funcionando durante 5 min, a quantidade de gelo que se funde é aproximadamente 351g.(1cal = 4J e L f = 80 cal/g) 5-Um resistor de resistência elétrica R, quando ligada a uma ddp de 220V, dissipa 1000W. Para que outro resistor, ligado a 110V, dissipe 2000W deve ter resistência elétrica R/8. 1-A resistência elétrica do resistor e a força eletromotriz do gerador são respectivamente 2,0Ω e 20V. 2-Quando o gerador e o motor estiverem em curto circuito, a corrente através deles terá intensidade de 10 A e 0 respectivamente. 3-A respeito das resistências internas do gerador e do motor, podemos dizer que são iguais. 4-Quando o gerador estiver ligado apenas ao resistor a corrente no circuito valerá 5 A. 5-Quando o gerador, motor e resistor forem ligados em série a corrente no circuito será 5/3 A. QUESTÀO 09 1-Uma residência é iluminada por 12 lâmpadas de incandescência, sendo 5 de 100W e 7 de 60W. Para uma média diária de plena utilização das lâmpadas, a energia consumida por essas l6ampadas em 1 mês de 30 dias é de 82,8 kwh. 2-Um circuito residencial tem 5 lâmpadas de 60 W, um aparelho eletrodoméstico de 300 W e outro de 500W. A ddp na rede é de 120V, a corrente que circula nesse circuito quando todos os aparelhos estão ligados é de 20 A. 3-Um chuveiro elétrico funciona à tensão de 200V. Quando a chave é ligada em verão ele dissipa, na residência, 2000W, que se convertem em calor para aquecer a água. Quando a chave é ligada em inverno, a potencia dissipada é 2500V. A resistência e a corrente elétrica do chuveiro são respectivamente 20Ω e 10 A no inverno.

5 4-O circuito da figura alimenta três lâmpadas idênticas. 4-Os alternadores dínamos são geradores eletromecânicos, ou seja, transformam energia mecânica em energia elétrica. 5-Um gerador de fem = 140V, cuja resistência interna igual a 4Ω, alimenta um aparelho elétrico com uma corrente elétrica de intensidade de 5 A. Nessas condições, a resistência do aparelho elétrico e o rendimento do gerador são respectivamente 24Ω e 86% Se a lâmpada 2 queimar, a intensidade da corrente em 1 diminuirá. 5-Um motor de resistência interna 1Ω, quando está ligado sob ddp de 100V é percorrido por corrente de intensidade 2 A. O rendimento elétrico deste motor é de 98%. GABARITO VFVVF VFVFV VFVFV VVFVF FFFFF VVVVV FVFVV VVVVV VFFVV FFFVV QUESTÃO 10 1-Dado circuito abaixo, a intensidade da corrente no resistor de 2Ω é 5 A. 2-A diferença de potencial obtida nos terminais de um gerador em circuito aberto é de 12 volts. Quando esses terminais são colocados em curto-circuito, a corrente elétrica fornecida pelo gerador é 5 A, nessas condições, a resistência interna do gerador é 24 Ω. 3-O gerador do circuito abaixo tem força eletromotriz E e resistência interna 2Ω. Para se obter uma diferença de potencial de 10V entre os pontos X e Y, a força eletromotriz E vale 30V.