GERADOR ELÉTRICO

GERADOR ELÉTRICO
TEORIA E EXERCÍCIOS BÁSICOS
GERADOR ELÉTRICO
•  O gerador elétrico é um dispositivo que transforma
qualquer tipo de energia em energia elétrica.
•  É um dispositivo destinado a manter uma diferença
de potencial entre os dois pontos aos quais está
ligado;
•  Tem como função básica aumentar a energia
potencial das cargas que o atravessam (τ/q).
POTENCIAL ELÉTRICO
220J
220V =
1C
1C (um coulomb) de carga
equivale a
6,25 x 1018 portadores de carga
GERADOR: FORNECE DDP
VA
Fe
VB
E
VA > V B
PORTADORES DE CARGA
USINA BINACIONAL DE ITAIPÚ
(BRASIL / PARAGUAI)
20 unidades geradoras
de 700 MW cada.
Total: 14 000 MW.
DUTOS DE ÁGUA E TURBINAS
ANALOGIA
ANALOGIA
REPRESENTAÇÃO GRÁFICA DE UM
GERADOR
Gerador ideal
A
Gerador real
B
A
≠ UAB
= UAB
Resistência interna nula.
Não há tensão dissipada.
Tensão gerada: E
Tensão dissipada: r . I
Tensão útil: UAB
B
RESISTÊNCIA INTERNA DO GERADOR
Gerador elétrico REAL
•  Ao atravessar um
gerador real, a corrente
elétrica se depara com
uma resistência interna
através dos próprios
elementos condutores
que formam o gerador.
Denomina-se (r) como a
medida dessa resistência
interna.
PERFIL DO
POTENCIAL
ELÉTRICO
E – f.e.m. (força
eletromotriz)
r . i – tensão dissipada
na resistência interna
U – tensão útil (lançada no circuito externo)
η ⇒ rendimento
útil
η=
total
U AB
η=
Ε
EQUAÇÃO DO GERADOR
UAB = E – r . i
A
B
CURVA CARACTERÍSTICA DO GERADOR
UAB = E – r . i
y = b– a. x
Coef. linear
Coef. angular
decrescente
Equação
de 1o grau
(reta)
E = 24V
tgθ = r
r = tgθ
r = 24 / 6
r = 4Ω
θ
i cc = 6A
ISSO CAI…
5. (Ufu 2006) O circuito elétrico (fig. 1) é utilizado para a determinação da resistência interna r e
da força eletromotriz ε do gerador. Um resistor variável R (também conhecido como reostato)
pode assumir diferentes valores, fazendo com que a corrente elétrica no circuito também assuma
valores diferentes para cada valor escolhido de R.
Ao variar os valores de R, foram obtidas leituras no voltímetro V e no amperímetro A, ambos
ideais, resultando no gráfico (fig. 2).
Com base nessas informações,
assinale a alternativa que
corresponde aos valores
corretos, respectivamente, da
resistência interna e da força
eletromotriz do gerador.
E = 12 V
r = tgθ
r = 12 / 4
r = 3Ω
a) 
b) 
c) 
d) 
!
2Ω e 7V
1Ω e 4V
3Ω e 12V
4Ω e 8V
GERADOR “EM ABERTO” E
“EM CURTO-CIRCUITO”
=0
U=E–r.i
U=E–r.0
U=E
U=E–r.i
0=E–r.i
E=r.i
ISSO CAI…
04. (FATEC-SP) Uma pilha elétrica tem força
eletromotriz
E = 6,0 V e resistência interna r = 0,20
ohm.
2V
6V
(a)
E = r . icc
6 = 0,2 . icc
Icc = 30 A
(c)
U =
U =
(b)
U =
Circuito aberto: U =
i = 0
(não passa i)
UAB = E
6 –
6 –
6 –
4V
(d)
0,2 . i
5  = 6 – 0,2 . I
0,2 . 10 0,2 . i = 6 – 5
2
i = 1 / 0,2
i = 5A
5V
a) A corrente de curto-circuito é icc = 1,2 A.
b) Em circuito aberto, a tensão entre os terminais é nula.
c) Se a corrente for i = 10 A, a tensão entre os terminais é U = 2,0 V.
d) Se a tensão entre os terminais for U = 5,0 V, a corrente é i = 25 A.
e) n.d.a.
CIRCUITO SIMPLES
(LEI DE OHM-POUILLET)
2V
2A
fem − ∑ fcem
∑
i=
∑R
4V
6
i=
⇒ i = 2A
2 +1
GERADOR COM RESISTÊNCIA EXTERNA
(OHM-POUILLET)
A
A
A
B
B
1A
2A
B
6V
12V
E
i=
R eq + r
6V
= 2Ω
12
i=
⇒ i = 3A
2+2
3A
6V
= 2Ω
I=?
12V
4,8V
= 2Ω
r = tgθ
r = 12/ 6
r = 2Ω
7,2V
2,4 A
= 3Ω
U = R.i
12 = (3 + 2) . i
i = 12 / 5
i = 2,4 A
REXT = tgθ
REXT = 6/ 2
REXT = 3Ω
ISSO CAI…
08. (Ufrj 2006) Uma bateria comercial de 1,5V é utilizada no circuito
esquematizado a seguir, no qual o amperímetro e o voltímetro são
considerados ideais. Varia-se a resistência R, e as correspondentes
indicações do amperímetro e do voltímetro são usadas para construir o
seguinte gráfico de voltagem (V) versus intensidade de corrente (I).
r = tgθ
r = 0,3 / 1
r = 0,3Ω
U=R.i
1,5 = (1,7 + 0,3) . I
i = 1,5 / 2
i = 0,75 A
Usando as informações do gráfico, calcule:
a) o valor da resistência interna da bateria;
b) a indicação do amperímetro quando a resistência R tem o valor 1,7Ω.
!
ASSOCIAÇÃO DE GERADORES
(EM SÉRIE)
ASSOCIAÇÃO
(EM PARALELO)
09. A) INDICAÇÃO DO AMPERÍMETRO?
18V
4,5V
3Ω
13,5V
1,5A
9Ω
i=
E
18
⇒i=
⇒ i = 1, 5A
R+r
9+3
09. B) INDICAÇÃO DO AMPERÍMETRO?
6V
1/3Ω
1,8A
3Ω
E
6
i=
⇒i=
⇒ i = 1,8A
1
R+r
3 +3
10. Uma lâmpada é ligada a uma associação de
quatro pilhas de 1,5V, supostas ideais, de quatro
maneiras, representadas nas figuras seguintes:
Qual é a ddp U entre os terminais da lâmpada em
cada ligação?
ISSO CAI…
11. (UFRN) O poraquê (electrophorus electricus), peixe muito comum nos rios da Amazônia, é capaz de
produzir corrente elétrica por possuir células especiais chamadas eletroplacas. Essas células, que atuam
como baterias fisiológicas, estão dispostas em 140 linhas ao longo do corpo do peixe, tendo 5000
eletroplacas por linha. Essas linhas se arranjam da forma esquemática mostrada na figura. Cada eletroplaca
produz uma força eletromotriz ξ= 0,15V e tem resistência interna r = 0,25Ω. A água em torno do peixe fecha
o circuito.
Se a resistência da
água for R = 800Ω,
o poraquê
produzirá uma
corrente elétrica
de intensidade
igual a:
a)  8,9 A
b)  6,6 mA
c)  0,93 A
d)  7,5 mA
CONCORDÂNCIA E OPOSIÇÃO
fem − ∑ fcem
∑
i=
∑R
POTÊNCIA NO GERADOR
U= E – r.i
U . i = E . i – r . i2
x(
i)
P = E . i – r . i2
PU = PT – PDIS