Prof.: Geraldo Barbosa Filho
AULA 07
GERADORES E RECEPTORES
1-
CURVA CARACTERÍSTICA DO GERADOR
6-
RECEPTOR ELÉTRICO
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-
5-
GERADOR IDEAL
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.
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.
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.
4-
8-
CURVA CARACTERÍSTICA DO RECEPTOR.
9-
CIRCUITO ELÉTRICO SIMPLES.
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:
i=0
U=E
Quando um gerador está em curto circuito a diferença de
potencial entre seus pólos é zero logo:
U=0
i = icc = E / r
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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= Eel / ∆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
Potência dissipada
Potência fornecida
Rendimento elétrico
12-
⇒ Pg = E.i
⇒ Pd = R.i2
⇒ Pf = U.i
⇒ η = Pf / Pg = U / E
EXERCÍCIOS
QUESTÃO 01
1- 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 02
1- 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 E2/r.
3- A potencia elétrica útil máxima transferida por um gerador
é dada pelo quociente E2/4r, 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 03
1- 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.
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
⇒ Pu = E. i
⇒ Pd = R. i
⇒ Pc = U. I
⇒ η = Pu / Pc = 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 0,77.
3- O amperímetro é um instrumento de resistência interna
quase nula, enquanto o voltímetro é um instrumento de
resistência interna quase infinita.
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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, R1 = 2Ω e R2= 4Ω, e uma bateria de
fem E são ligados como mostra a figura. Se as
potências dissipadas em R1 e R2 são, respectivamente,
P1 e P2, então P1=4P2.
QUESTÃO 04
1- 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 05
2- 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:
R1 = 1Ω R2 = 2Ω R3 = 3Ω R4 = 6Ω R5 = 5Ω
E1 = 40V
E2 = 10V
1-A resistência equivalente do circuito vale 20Ω.
2-A corrente elétrica nos resistores R2, R3 e R4 valem
respectivamente 6 A, 4 A e 2 A.
3- As potências gerada, fornecida e dissipada no
gerador de fem E1 e resistência interna R1 são
respectivamente 1240 W, 222 W e 9 W.
4- As potências útil, consumida e dissipada no receptor
de fem E2 e resistência interna R2 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 32.
2-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
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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 5,0. 1016 elétrons. Nessas condições, a
potência elétrica que o resistor dissipa, em W, vale
0,40. (carga do elétron = 1,6.10-19C)
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.
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
10A 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.
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 0o C. Deixando
o circuito funcionando durante 5 min, a quantidade de
gelo que se funde é aproximadamente 351g.(1cal = 4J
e Lf = 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.
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.
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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%.
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.
01
VFVVF
06
VVVVV
GABARITO
02
03
04
VFVFV
VFVFV
VVFVF
07
08
09
FVFVV
VVVVV
VFFVV
05
FFFFF
10
FFFVV