Geradores

Geradores de Corrente Elétrica - Características
Em um circuito elétrico o que se deseja, em última análise, é a realização de
trabalho, e este trabalho será realizado pela corrente elétrica quando circulando pelos
equipamentos. Para que haja corrente elétrica – movimento de elétrons em um circuito - é
necessário que se estabeleça uma diferença de potencial elétrico entre dois pontos para que
o elétron se movimente”naturalmente” entre eles- saia de um ponto de onde possua maior
energia potencial para um de menor energia.
Há pois a necessidade de um outro equipamento que estabeleça a diferença de
potencial entre dois pontos, que uma vez conectados estabeleça num circuito a corrente
elétrica. Este equipamento chama-se força eletromotriz ou simplesmente fem ou fonte ( por
exemplo, pilhas e baterias). Em nosso modelo, as cargas então sairiam do polo positivo ao
polo negativo, e realizariam trabalho ao longo do circuito. Cabe a questão: e ao chegarem
ao polo negativo, o que acontece às cargas? Em um circuito, salvo em capacitores, não há
acúmulo de cargas em nenhum ponto, e mais, embora chamada de fonte, não temos um
fonte de cargas, a fem estabelece uma ddp entre dois pontos sem acumular cargas nestes
pontos. Deste modo, uma outra função das fem seria levar os elétrons do polo negativo,
onde possuem menor energia potencial, para o polo positivo, maior energia potencial, a fim
de realizarem continuamente o percurso no circuito.
Ao trabalho realizado sobre as cargas para levá-las do potencial menor ao maior
dividido pelo valor das cargas movimentadas, dá-se o nome de eletromotância ou força
eletromotriz (fem)
ε = W/q ou ε = W/iΔt
Por outro lado, sabemos que as cargas encontram uma resistência para se
movimentar no circuito (esta resistência determina o valor da corrente) e não podemos
esquecer que, embora em experimentos anteriores não mencionada, a corrente também
passa pela fonte e por mais ideal que a consideremos, ela possuirá também uma resistência,
chamada de resistência interna da fonte (r). Temos assim para a resistência de um circuito
RT = Rext + r
A
i
R
r
gerador

B
i
Desta maneira teremos a realização de trabalho pelas cargas nas duas resistências e
realização de trabalho sobre as cargas na fonte. Ou escrevendo de outra forma: Haverá
queda de potencial elétrico experimentado pelas cargas ao passar por cada resistor e uma
elevação ao passar pela fonte de maneira que a soma das quedas será igual à elevação.
ε= ri + Ri chamando Ri de VR teremos
VR = ε – ri
O que buscaremos nesta e na prática seguinte será tentar compreender as
implicações que a existência da resistência interna trás ao circuito quando da solicitação de
corrente e, consequentemente, realização de trabalho.
Cabe um parêntesis para o experimento: a fonte possui uma resistência interna
muito pequena (o que às vezes não acontece em se tratando de pilhas, baterias, ou mesmo
em nosso dia a dia em nossas casas (talvez o professor possa dar o exemplo do que
acontece em nossas casas quando ligamos o chuveiro). Por esta razão, o circuito será
acrescido de um resistor de 10Ω em série, como se ele fizesse parte de nossa fonte.
Material:
01 fonte (regulada em 1,5V)
01 ponte de fio (Resistência externa)
01 voltímetro CC
01 miliamperímetro CC
01 resistor de 10 .
06 fios de ligação
Procedimentos:
Monte o circuito abaixo e regule a fonte para uma ddp de 1,5V
V
10
m
A
Variando a posição do cursor, complete a tabela:
L(m)
V(V)
i(A)
R()
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
Seguem alguns procedimentos a serem tomados e questões a serem respondidas:
1) Faça o gráfico V x i (faça a origem coincidir com (0,0)
2) No gráfico, procure o valor de V para i = 0. Compare este valor de V com o valor
ajustado na fonte .
3) No gráfico, verifique o valor de i para V = 0. Qual o significado deste valor?
Qual a posição do cursor para isto ocorrer?
4) Calcule a inclinação do gráfico V x i e analise o seu significado.
5) Escreva a equação da curva obtida através do gráfico.
6) Se você tivesse um circuito com vários geradores ligados entre si, em série ou em
paralelo, a relação ε = ri + Ri (ou V = ε - ri ) ainda valeria? Faça um desenho com
três fontes em série e três em paralelo para ajudar (se for o caso).
7) A tensão disponível nos terminais de uma bateria pode ser maior que, menor que,
ou igual à sua eletromotância? Explique.
8) Se a resistência interna do gerador fosse muito grande, o que aconteceria? (pense
em baterias fracas ou gravadores com pilhas velhas).