UNIVERSIDADE SÃO MARCOS
FACULDADE DE ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES
LABORATÓRIO DE ELETRICIDADE – I
MÓDULO 6 – TEOREMA DA MÁXIMA TRANSFERÊNCIA DE ENERGIA
PARTE TEÓRICA
1. OBJETIVOS
Uma vez completado este módulo, deveremos estar capacitados para:
a) Calcular a potência em uma carga elétrica que está conectada a uma fonte de tensão
real.
b) Calcular a potência em uma resistência interna de uma fonte de tensão real, conectada
a uma carga elétrica.
c) Relembrar a relação entre a resistência interna e a resistência de carga que produz a
potência máxima na carga elétrica.
2. NOÇÕES TEÓRICAS
As fontes de tensão reais têm o circuito equivalente conforme o mostrado na Figura 1(a).
Já sabemos que a equação das tensões de Kirchhoff para o circuito é:
Figura 1(a)
Já sabemos que a equação das tensões de Kirchhoff para o circuito é:
VNL = I.RI + VL
Se o valor da resistência interna RI for alto, na carga aparece somente uma pequena
parte da tensão devido a queda de tensão através da resistência interna. Para os valores
baixos de resistência interna das baterias novas, quase toda a tensão aparece na carga.
2.1 POTÊNCIA EM UMA CARGA
Para o circuito da Figura 1(a), a corrente é:
VNL
24
I = ------------ = ---------- = 3 A
RI + RL
4+4
A tensão através da carga será:
VL = I.RL = 3 x 4 = 12 V
Somente a metade da tensão aparece através do resistor de carga. A outra metade fica
configurada na resistência interna.
A potência (energia) na resistência de carga será:
PL = I2.RL = (3)2 x 4 = 36 W
A potência na resistência interna será:
PI = I2.RI = (3)2 x 4 = 36 W
A potência dissipada na resistência interna equivale aos mesmos 36 W. Isto,
aparentemente, pode se constituir numa grande perda de energia quando o propósito
consiste em transferir potência desde uma fonte de tensão a uma carga.
Na Figura 1(b), a resistência interna da fonte de tensão permanece com os mesmos 4 Ω,
mas a carga é reduzida a 2 Ω.
Figura 1(b)
Repetimos os cálculos para determinar se há mais potência disponível na carga.
VNL
24
I = ------------ = ---------- = 4 A
RI + RL
4+2
A potência (energia) na resistência de carga passará a ser:
PL = I2.RL = (4)2 x 2 = 32 W
Ao diminuirmos o valor da resistência de carga de 4 para 2 Ω, observamos uma redução
da potência de 36 para 32 W. Isto em absoluto corresponde a uma melhora.
Na Figura 1(c), a resistência interna da fonte de tensão permanece com os mesmos 4 Ω,
mas a carga é aumentada para 8 Ω, com o objetivo de dispormos de mais potência na
carga.
2
Figura 1(c)
Repetimos, então, os cálculos para determinar se há mais potência disponível na carga.
VNL
24
I = ------------ = ---------- = 2 A
RI + RL
4+8
A potência (energia) na resistência de carga passará a ser:
PL = I2.RL = (2)2 x 8 = 32 W
Novamente observamos uma diminuição da potência na carga. Na carga houve a máxima
potência quando a resistência de carga era igual à resistência interna da fonte. O teorema
da máxima transferência de energia estabelece que:
“A potência máxima a ser dissipada numa carga ocorre quando a resistência da
carga for igual à resistência interna da fonte de tensão”.
Quando for necessário dispormos da máxima potência, a carga será adaptada à fonte de
tensão.
3. TESTE
3.1 Uma bateria tem uma tensão de 6 V e uma resistência interna de 400 Ω, e está
conectada a uma carga de 800 Ω. Calculemos:
a) A potência na carga.
b) A potência dissipada na resistência interna da bateria..
3.2 Se o objetivo consistia em dispormos da potência máxima na carga conectada à
bateria descrita no item 3.1, qual será o valor que deverá assumir a resistência de carga?
Qual a potência a ser entregue nestas condições?
Agora estamos preparados para começar as atividades de aprendizagem no laboratório
em Teorema da Máxima Transferência de Energia.
Referência: EB – 102 – Circuitos de Corrente Contínua II – DEGEM SYSTEMS
(Antecedentes Teóricos)
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Apostila Traduzida pelo Professor Carlos Henrique Faria
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