Resumo teórico de geradores Podemos definir gerador como um dispositivo que converte outras formas de energia em energia elétrica. Exemplos: pilha, dínamos, hidroelétricas, termoelétricas, reatores nucleares, etc. Relações para geradores: Equação do gerador: Potência total: Potência útil: U AB = r i P t = i P u = U AB i Potência dissipada: P d = r i 2 Rendimento: Potência útil máxima: Corrente de curto-circuito: Denominações: U AB r i P i CC Força eletromotriz Diferença de potencial (ddp) Resistência interna Intensidade de corrente elétrica Potência elétrica Rendimento Corrente de curto-circuito Representação esquemática e gráfica: Bloco gerador Campus Tijuca II 1
Resumo teórico de receptores Podemos definir receptor como um dispositivo que converte energia elétrica em outras formas de energia. Exemplos: motores elétricos, aparelhos de som, televisores, ventiladores, geladeiras, etc. Relações para geradores: Equação do gerador: Potência útil: Potência total: U AB = + r i P u = i P t = U AB i Potência dissipada: P d = r i 2 Rendimento: Denominações: U AB r' i P Força contra eletromotriz Diferença de potencial (ddp) Resistência interna Intensidade de corrente elétrica Potência elétrica Rendimento Representação esquemática e gráfica: Campus Tijuca II 2
Exercícios 01. ge ado de fo ça elet o ot z 100V e es stên a nte na,0ω é at avessado po u a corrente de 2,0A. Calcule: (A) a ddp do gerador; (B) as potências gerada, útil e dissipada; (C) o rendimento. 02. O gráfico obedece a equação de um gerador, ligado a um circuito, que apresenta resistêna nte na e fo ça elet o ot z ξ. Dete ne: (A) a resistência interna; (B) a força eletromotriz; (C) as potencias gerada, útil e dissipada quando i = 10A; (D) a ddp do gerador para i = 12A; (E) a corrente de curto-circuito; (F) o rendimento para i = 15A; (G) o rendimento para i = 4,0A. 03. Quando um gerador é ligado em um circuito de 60V ele é percorrido por uma corrente de 3,0A e quando é ligado a um circuito de 40V, é percorrido por 5,0A. Calcule: (A) a força eletromotriz; (B) a resistência interna; (C) o rendimento quando atravessado por uma corrente de 3,0A (D) as potências gerada, útil e dissipada quando percorrido por uma corrente de 3,0A (E) a ddp quando por ele passa uma corrente de 6,0A; (F) a corrente quando a ddp nos seus terminais é 70V; (G) a corrente de curto-circuito. 04. O gráfico a representa dois bipolos ligados em uma rede elétrica, mostrando como a diferença de potencial nos seus terminais varia com a corrente elétrica. São feitas as seguintes afirmações: I. O bipolo A é um gerador e o B um receptor. II. III. IV. O bipolo A é um resistor e o B um gerador. O bipolo A é um receptor e o B um resistor. O bipolo A é um gerador e B um resistor. Está correta: (A) I (B) II (C) III (D) IV (E) nenhuma 05. Na questão 4 para o bipolo gerador, determine: (A) a força eletromotriz; (B) a resistência elétrica interna; (C) o rendimento quando por ele passar uma corrente de 2,0A; (D) as potências elétricas geradas, fornecida e dissipada internamente, quando atravessado por uma corrente de 3,0A. Campus Tijuca II 3
06. Na questão 4 para o bipolo resistor, determine: (A) a resistência elétrica; (B) a ddp quando ele for atravessado por uma corrente de 5,0A; (C) a corrente que atravessa ele quando nos seus terminais houver uma ddp de 15V 07. Os terminais de um gerador de fem 88V e resistência interna 2,0Ω são ligados a dois resistores de valores 30Ω e 60Ω, asso ados e pa alelos. Dete ne: (A) o esquema que representa esta situação; (B) o valor da intensidade de corrente que atravessa o circuito; (C) a ddp do gerador; (D) as potências, útil e dissipada, do gerador; (E) o rendimento do gerador; (F) as potên a d ss pada pelo es sto de 60Ω; G) a ene g a elét a gasta pelo es sto de 30Ω, e kwh, du ante h. 08. Os terminais de uma associação que contém um resistor de 8,0Ω o out os do s de 3,0Ω e 6,0Ω asso ados e pa alelo, são ligados a um gerador de força eletromotriz 98V e resistência interna de 2,0Ω. Responda: (A) o esquema que representa a situação; (B) a intensidade da corrente elétrica que atravessa o circuito; (C) a ddp do gerador; (D) as potências, útil e dissipada, do gerador; (E) o rendimento do gerador; (F) a potência dissipada pelo resistor de 6,0Ω; (G) a energia elétrica gasta pelo resistor de 3,0Ω, e kwh, durante 8,0h. 09. Por um receptor de força contra eletromotriz 120V e resistência interna 4,0Ω, passa u a corrente elétrica de 10A. Calcule: (A) a ddp do receptor; (B) as potências total, útil e dissipada por ele; (C) o rendimento. 10. O gráfico representa um receptor de resistência interna r e força contra eletromotriz ξ' l gado em um circuito. Determine: (A) o valor da resistência interna; (B) o valor da força contra eletromotriz; (C) o rendimento do receptor quando i = 10A; (D) o rendimento do receptor quando i = 12A; (E) as potências total, útil e dissipada para i = 4,0A 11. Os terminais de uma associação em paralelo de dois resistores de resistências elétricas 10Ω e 0Ω, que estão dent o de u e p ente solado te a ente contendo 2,0 litros de água Campus Tijuca II 4
inicialmente a 16,76ºC, estão ligados a uma bateria considerada ideal de força eletromotriz 72V. Sendo o calor específico da água igual a 4,0 10 3 J/kg C e densidade 1000kg/m 3 e considerando que toda energia elétrica convertida em energia térmica nos resistores seja absorvida pela água, calcule a sua temperatura após 40 segundos. 12. Um resistor ôhmico de es stên a elét a 30Ω te seus te na s l gados a u ge ado cuja equação é U(i) = 200 10 i com as unidade no S.I, durante 50 segundos. O conjunto forma um circuito fechado simples. Calcule: (A) a ddp deste resistor; (B) a potência elétrica dissipada pelo resistor; (C) a corrente de curto-circuito do gerador; (D) o rendimento desse gerador; (E) a potência do gerador; (F) a potência útil do gerador; (G) a potência dissipada internamente pelo gerador; (H) a energia elétrica transformada em energia térmica pelo resistor durante os 50 segundos. 13. O gráfico abaixo mostra como varia a potência elétrica em função da corrente quando um gerador está mantendo uma ddp entre os seus terminais e fornecendo potência aos elementos externos de uma rede elétrica. Determine: (A) a força eletromotriz e a resistência interna desse gerador; (B) a corrente de curto circuito; (C) a potência fornecida máxima; (D) a potência elétrica fornecida quando ele estiver sendo atravessado por uma corrente de 2,5A. 14. Admita que no circuito da questão 13 o elemento externo seja um resistor que permanece mergulhado em 4,0 litros de água e que de alguma forma toda energia térmica liberada do efeito Joule seja integralmente recebida pela água. Determine: (A) a resistência elétrica deste resistor que permanece submerso na água para que o gerador forneça a ele a potência elétrica máxima; (B) o tempo mínimo que este resistor deve ficar submerso na água, em horas, para que a temperatura da mesma (a água) aumente de 20ºC para 22ºC. Considere c água= 4,0 10 3 j/kg C, a densidade da água igual a 10 3 kg/m 3 e 1,0cal= 4,0J 15. A um gerador ideal de fem 120V é associado a ele vários resistores como mostra a figura. Determine: (A) a corrente que passa pelo gerador; (B) o rendimento do gerador; (C) as potências elétricas, útil e dissipada internamente no gerador; (D) a ddp do gerador; (E) as correntes elétricas que passam em cada resistor; (F) as ddp dos terminais de cada resistor; (G) as potências elétricas dissipadas por cada resistor. Campus Tijuca II 5