Gerador El étrico

1. Gerador Elétrico Gerador→ dispositivo com função de transformar ou transferir energia. Transforma qualquer tipo de energia em energia elétrica. Exemplos: Usina hidrelétrica, usina termoelétrica, pilhas, baterias etc. Na realidade, o gerador não gera energia elétrica, apenas transforma qualquer tipo de energia em energia elétrica. O gerador fornece energia às cargas livres de um condutor, movimentando-as, mantendo assim uma diferença de potencial entre dois pontos  quaisquer desse condutor.

2. ▪ No símbolo de um gerador o traço maior indica um pólo positivo e o menor, o pólo negativo. ▪ Quando se mede a tensão elétrica entre os pólos do gerador, obtém-se uma grandeza denominada força eletromotriz (fem), representada por E. Gerador Real e Gerador Ideal ▪ A corrente elétrica no interior do gerador não é espontânea, mas forçada. Assim, ela percorre o gerador no sentido do menor para o maior potencial, ou seja, entra pelo pólo negativo e sai pelo positivo.

3. Potências de um gerador  O gerador não cria energia elétrica, ele apenas transforma qualquer tipo de energia em energia elétrica e as fornece às cargas elétricas que o atravessam. Mas, durante a passagem das cargas elétricas pelo interior do gerador, ocorrem perdas energéticas. Assim, esquematicamente tem-se:

4. GERADOR Potg Potℓ Potd Onde Potg representa a potência total gerada (recebida de forma não elétrica), Potd a potência dissipada ou perdida no interior do gerador e Potℓ a potência lançada pelo gerador ao meio exterior. Potg = E . i Potd = r . i2 Potℓ = U . i

5. Rendimento elétrico do gerador  Equação do gerador  Potg = Potℓ + Potd→ E.i = U.i + r.i2 → E = U + r.i U = E – r.i

6. Exemplos 1 – Um gerador elétrico tem potência de 0,6kW quando percorrido por uma corrente de 50 A.Qual sua força eletromotriz? Resolução: Dados: i = 50 A / P = 0,6 kW = 600 W P = E.i → 600 = E.50 → E = 12 V 2 – Quando uma bateria está em circuito aberto, um voltímetro ligado em seus terminais marca 12 V. Quando a bateria está fornecendo energia a um resistor R, estabelece no circuito uma corrente de 1 A e o voltímetro registra 10 V nos terminais da bateria. Determine a fem e a resistência interna da bateria. Resolução: Circuito aberto → E = U → E = 12 V Circuito fechado → U = E – r.i → 10 = 12 – r.1 → r = 2 

7. Curva característica do gerador

8. Exemplos 1 – O funcionamento de uma bateria elétrica pode ser descrito pelo gráfico U x i a seguir, onde U é a diferença de potencial entre os terminais da bateria quando a mesma é atravessada pela corrente elétrica i.Determine os valores da fem da bateria e de sua resistência interna, bem como o valor da corrente para a qual a bateria estará em curto circuito. Justifique suas respostas. Resolução: Dados do gráfico: icc = 60 A / E = 15 V icc = E/r  → 60 = 15/r → r = 0,25 Ω

9. 2 – Ao adquirir um gerador, você observa na sua plaqueta de especificações a seguinte inscrição: potência máxima igual a 300 W e corrente de curto circuito igual a 20 A.Qual o valor da fem desse gerador? Resolução: Dados: Potmax = 300 W / i = 20 A Pmáx = E.i → 300 = E.20 → E = 15 V 3 – Uma bateria de automóvel tem fem de 12 V e resistência interna 0,5 . Determine a máxima intensidade de corrente elétrica que se pode obter dessa bateria. Resolução: Dados: E = 12 V / r = 0,5  imax = icc = E/r  → imax = 12/0,5 → imax = 24 A Exercícios: Pag. 206 do P193 ao P199

10. Potência útil máxima fornecida pelo gerador Sendo a parábola uma figura simétrica, a potência será máxima quando imáx = icc/2 = E/2r Umáx = E/2 Pmáx = Umáx.imáx = (E/2).(E/2r) → Pmáx = E2 / 4r

11. Se o gerador estiver ligado a uma associação de resistores de resistência equivalente Reqa potência máxima fornecida à essa associação será: Umáx = Req.imáx → E/2 = Req.(E/2r) → r = Req Rendimento (η) do gerador quando a potência é máxima: η = Umáx/E =(E/2)/E = 0,5 → quando a potência é máxima, o rendimento é de 50%.

12. Exemplos 1 - (PUC) O gráfico mostra a potência lançada por um gerador num circuito elétrico. Dentre as alternativas existe uma que não é verdadeira. Assinale-a: a) A força eletromotriz do gerador é 20 V. b) a corrente de curto circuito no gerador é de 10 A. c) A resistência interna do gerador é de 2 Ω. d) O gerador pode estar ligado a um circuito constituído por resistores cuja resistência equivalente vale 2 Ω. e) Quando a corrente é de 10 A, a potência útil é máxima. Resolução: a) Quando Pmáx = 50 W, imáx = 5 A Pmáx = Umáx.imax→ 50 = Umáx.5 → Umáx = 10 V Umáx = E/2→ 10 = E/2 → E = 20 V (verdadeira)

13. b) imáx = icc /2 → 5 = icc /2 → icc = 10 A (verdadeira) c) Icc = E/r → 10 = 20/r → r = 2 Ω (verdadeira) d) Quando P é máxima → Req = r = 2 Ω (verdadeira) e) Potência é máxima quando i = 5 A (falsa)Alternativa e 2 - (UFMT) Ao adquirir um gerador, você observa na sua plaqueta de especificações a seguinte inscrição: potência máxima igual a 300 W e corrente de curto circuito igual a 20 A. Qual o valor da fem desse gerador? Resolução: imáx = icc/2 = 20/2 = 10 A Pmáx = Umáx.imáx → 300 = Umáx . 10 → Umáx = 30 V Umáx = E/2 → 30 = E/2 → E = 60 V