Conteúdo GERADORES ELÉTRICOS E QUÍMICOS E FORÇA ELETROMOTRIZ.

Transcrição

1 Aula 10.1 Física

2 Conteúdo GERADORES ELÉTRICOS E QUÍMICOS E FORÇA ELETROMOTRIZ.

3 Habilidades Compreender os conceitos da Eletrodinâmica. Compreender elementos do circuito elétrico e seu funcionamento. Frente a uma situação ou problema concreto, reconhecer a natureza dos fenômenos envolvidos, situando-os dentro do conjunto de fenômenos da Física e identificar as grandezas relevantes, em cada caso.

4 Geradores elétricos Tipos de geradores elétricos

5 Geradores Mecânicos

6 Geradores químicos.

7 Geradores solares

8 A energia elétrica é baseada na produção de diferenças de potencial elétrico entre dois pontos. Estas diferenças possibilitam o estabelecimento de uma corrente elétrica entre estes dois pontos dentro de um mecanismo, chamado gerador elétrico!

9 Geradores: O gerador de força eletromotriz tem por finalidade a realização de trabalho sobre os portadores de carga em um condutor, estabelecendo uma corrente elétrica. É um mecanismo que transforma qualquer forma de energia em energia elétrica.

10 Força eletromotriz do gerador É a razão entre o trabalho realizado e a quantidade de carga movimentada. No SI, o trabalho é medido em joule e a quantidade de carga elétrica é medida em Coulomb, logo a força eletromotriz é medida em joule/coulomb (J/C). Essa unidade e o volt (V).

11 Representação de um Gerador A equação do gerador: U = ε r.i U = ddp entre os terminais ε = Força eletromotriz r = resistência interna i = corrente elétrica do gerador

12 Gerador Ideal É um gerador cuja resistência interna é nula. Equação do gerador ideal: Para r = 0 U = ε

13 1. Força Eletromotriz Por definição, a força eletromotriz, ou simplesmente fem, E, é igual ao trabalho (W) realizado pelo gerador, por unidade de carga (q),ou seja: E = W / q, onde: No SI 1V = 1J / 1C

14 2. Equação do Gerador U = E r.i Onde: U é a ddp em Volts; E é a força eletromotriz em Volts; r é a resistência interna do gerador em Ohm e i é a corrente elétrica do gerador em Ampére.

15 3. Lei de Ohm generalizada A equação do gerador e U = E r.i; Nos terminais do resistor a ddpé U; logo, U = R.i, então: E = (r + R).i ou i = E / r = R É a expressão que demonstra a Lei de Ohm generalizada ou Lei de Ohm-Pouillet.

16 Exemplos 1. A força eletromotriz de um gerador é E = 10V quando a corrente que o atravessa é de 2,0A. A ddp entre os terminais do gerador é U = 9 V. Calcule a resistência elétrica interna (r) do gerador.

17 Exemplos Resolução: U =E r.i r = E U / i = 10-9 / 2=> r => 0,5Ώ

18 Exemplos 2. No circuito abaixo, um gerador de f.e.m. 8V, com resistência interna de 1Ω, está ligado a um resistor de 3 Ω. Determine: a) a ddp entre os terminais A e B do gerador. b) O rendimento do gerador.

19 Exemplos Resolução: a) Cálculo da resistência equivalente: Rs = r + R = = 4Ω Cálculo da corrente elétrica: E = Rs.i => 8 = 4.i => i = 2A Cálculo da ddp entre A e B: U = E r.i = = 6,8 V

20 Exemplos b) Cálculo do rendimento do gerador: η = U / E = 6 / 8 = 0,75 ou η = 75%

21 Exemplos 3. (UFAL) Admitindo-se constante e não nula a resistência interna de uma pilha, o gráfico da tensão (U) em função da corrente (i) que atravessa essa pilha é melhor representado pela figura:

22 Exemplos

23 Resposta: c Exemplos

24 Exemplos 4. A força eletromotriz de uma bateria é: a) a força elétrica que acelera os elétrons; b) igual à tensão elétrica entre os terminais da bateria quando a eles está ligado um resistor de resistência nula; c) a força dos motores ligados à bateria; d) igual ao produto da resistência interna pela intensidade da corrente; e) igual à tensão elétrica entre os terminais da bateria quando eles estão em aberto.

25 Resposta: e Exemplos

26 Dinâmica Local Interativa (DLI) 1. (FUVEST) As figuras ilustram pilhas ideais associadas em série (1 arranjo) e em paralelo (2 arranjo). Supondo as pilhas idênticas, assinale a alternativa correta:

27 Dinâmica Local Interativa (DLI) a) Ambos os arranjos fornecem a mesma tensão. b) O 1 arranjo fornece uma tensão maior que o 2. c) Se ligarmos um voltímetro aos terminais do 2 arranjo, ele indicará uma diferença de potencial nula. d) Ambos os arranjos, quando ligados a um mesmo resistor, fornecem a mesma corrente. e) Se ligarmos um voltímetro nos terminais do 1 arranjo, ele indicará uma diferença de potencial nula

28 Dinâmica Local Interativa (DLI) 2. Tem-se um gerador de f.e.m. E = 12V e resistência interna r = 2,0 Ω. Determine: a) a ddp em seus terminais para que a corrente que o atravessa, tenha intensidade i = 2,0A; b) a intensidade da corrente i para que a ddp no gerador seja U = 10V

29 Questões para Interatividade 1. O que é um gerador e para que serve? 2. Quais são os tipos de geradores que você conhece?