Aula 10

FÍSICA
3° ANO
ENSINO MÉDIO
PROF. JEAN CAVALCANTE
PROF. NELSON BEZERRA
CONTEÚDOS E HABILIDADES
Unidade II
Tecnologia
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CONTEÚDOS E HABILIDADES
Aula 10.2
Conteúdos
•• Geradores e receptores: exercícios de fixação parte II.
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CONTEÚDOS E HABILIDADES
Habilidade
•• Compreender as principais características dos geradores
e receptores e utilizá-las na resolução de problemas
simples envolvendo esses dispositivos.
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REVISÃO
Em nossa aula anterior vimos como se comportam os
geradores quando estes são associados em série e em
paralelo. Estudamos as características das associações e
resolvemos exercícios sobre o conteúdo. Vimos também
aplicações de receptores. Vamos continuar nesta aula
com mais estudos e aplicações envolvendo geradores e
receptores elétricos.
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DESAFIO DO DIA
Sua residência possui vários receptores ligados a rede
elétrica, formando um grande circuito elétrico. Identifique,
em sua casa ou escola, quem são os receptores e quem faz
o papel de gerador.
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AULA
A principal função dos geradores num circuito elétrico é
manter uma diferença de potencial elétrico em seus polos
para obrigar as cargas elétricas a se movimentarem num
único sentido.
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AULA
A principal característica de um gerador é sua força
eletromotriz (fem – símbolo ε).
A equação do gerador:
U = Ԑ - r. i
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AULA
A curva característica de um gerador é um gráfico cuja
curva representa a equação do gerador. É uma função do
primeiro grau decrescente:
U
ԑ
icc
i
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AULA
A potência útil que um gerador lança no circuito é calculada
pela expressão:
Pot = U.i
Chamamos de corrente de curto circuito (icc) a máxima
corrente que pode atravessar um gerador, ou seja, é a
corrente caso a d.d.p entre seus terminais for nula (U=0).
ԑ
icc=
r
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AULA
Receptores elétricos:
Um receptor recebe energia das cargas que passam através
dele (lançadas pelo gerador), transformando energia elétrica
em outro tipo de energia (exceto energia elétrica).
Temos como exemplo de geradores os motores elétricos e
todos os aparelhos eletrodomésticos que utilizamos.
Os receptores, ao contrário dos geradores, possuem uma
característica chamada de força contraeletromotriz (Ԑ’), que
é sempre menor que a d.d.p U no receptor.
U = Ԑ’ + r’ . i
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AULA
Assim como o gerador, o
receptor também tem sua curva
característica representada por um
gráfico. É uma função do primeiro
grau crescente:
A potência útil de um receptor é
dada pela expressão:
Pot = ε’. i
U (V)
U
E
0
i
i (A)
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AULA
Exemplo 1:
O gráfico a seguir, representa a curva característica de um
gerador. Analisando as informações do gráfico, determine a
resistência interna e a força eletromotriz do gerador.
U (V)
80
0
10
i (A)
13
AULA
Solução:
No gráfico a força eletromotriz é o valor da tensão U quando
i = 0, logo ε = 80 V.
Podemos calcular a resistência interna por:
ԑ
icc=
r
80
10=
r
80
r=
10
r=8Ω
14
AULA
Exemplo 2:
O circuito a seguir representa três pilhas ideais de 1,5 V
cada uma, um resistor R de resistência elétrica 1,0 Ω e um
motor, todos ligados em série.
R
Motor
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AULA
(Considere desprezível a resistência elétrica dos fios de
ligação do circuito.)
A tensão entre os terminais A e B do motor é 4,0 V. Qual é a
potência elétrica útil consumida pelo motor?
16
AULA
Solução:
•• Como temos três pilhas de 1,5 V, U = 4,5 V.
•• Num circuito em série a tensão é dividida
proporcionalmente para cada componente do circuito.
Logo, no motor é de U = 4 V e no resistor R, U = 0,5 V.
U
i=
R
0,5
i=
1
r = 0,5 A
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AULA
•• A potência no motor é de:
Pot = U . i
Pot = 4 . 0,5
Pot = 2 W
18
AULA
Exemplo 3:
Tem-se um gerador cuja curva característica é a reta do
gráfico abaixo. Calcule:
a) A fem.(ε) e a resistência interna
(r) desse gerador.
U (V)
100
b) A d.d.p nos terminais do gerador
quando a corrente elétrica que o
atravessa é 5 A.
c) A potência que o gerador lança
nessas condições.
0
10
i (A)
19
AULA
Solução:
a) Sua f.e.m. ε = 100 V.
ԑ
icc=
r
100
10=
r
r = 10 Ω
b)
U = ԑ- r.i
U = 100- 10.5
U= 50 V
c)
Pot = U.i
Pot = 50.5
Pot = 250 W
20
AULA
Exemplo 4:
Um resistor de 2 Ω é ligado aos terminais de uma pilha de
f.e.m. 1,5 V e resistência interna 0,5 Ω, conforme esquema
abaixo. Determine:
21
AULA
a) A intensidade de corrente elétrica que se estabelece no
circuito.
b) A potência lançada pelo gerador no circuito.
22
AULA
Solução:
a) A corrente elétrica no circuito é dada por:
1,5
i=
R+r
1,5
i=
2 + 0,5
i = 0,6 A
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AULA
b) A potência do gerador é:
U=ԑ-r.i
U = 1,5 - 0,5 . 0,6
U = 1,5 - 0,3
U = 1,2 V
Pot = U . i
Pot = 1,2 . 0,6
Pot = 0,72 W
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DINÂMICA LOCAL INTERATIVA
1. O gráfico abaixo representa a curva característica de
um gerador. Calcule sua força eletromotriz (f.e.m.), sua
resistência interna e a corrente de curto circuito.
U (V)
24
0
8
i (A)
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INTERATIVIDADE
Solução:
ε = 24 V
icc = 8 A
ԑ
icc=
r
24
8=
r
24
r=
8
r=3Ω
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RESUMO DO DIA
Associação de Geradores:
•• Associação em Série tem como objetivo aumentar a
potência útil por meio do acréscimo da diferença de
potencial aplicada ao circuito.
•• A associação de Geradores em Série é comum nas
lanternas, rádios e diversos aparelhos alimentados por
pilhas.
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RESUMO DO DIA
Pode ser simplificada pelo gerador equivalente:
28
RESUMO DO DIA
Características da associação em série:
•• A intensidade da corrente é a mesma em todos os
geradores;
•• A fem da associação é a soma das fem dos geradores
associados:
ԐS = Ԑ1 + Ԑ2 + ... + Ԑ3
•• A d.d.p nos terminais da associação é a soma das
diferenças de potencial nos geradores associados:
US = U1 + U2 + ... + Un
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RESUMO DO DIA
A potência fornecida ao circuito externo é a soma das
potências fornecidas pelos geradores associados:
PS = P1 + P2 + ... + Pn
•• A resistência interna da associação é a soma das
resistências internas dos geradores associados:
rS = r1 + r2 + ... + rn
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RESUMO DO DIA
A principal função dos geradores num circuito elétrico é
manter uma diferença de potencial elétrico em seus polos
para obrigar as cargas elétricas a se movimentarem num
único sentido.
A principal característica de um gerador é sua força
eletromotriz (fem – símbolo ε).
A equação do gerador:
U = Ԑ - r. i
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RESUMO DO DIA
A curva característica de um gerador é um gráfico cuja
curva representa a equação do gerador. É uma função do
primeiro grau decrescente:
U
ԑ
icc
i
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RESUMO DO DIA
A potência útil que um gerador lança no circuito é calculada
pela expressão:
Pot = U.i
Chamamos de corrente de curto circuito (icc) a máxima
corrente que pode atravessar um gerador, ou seja, é a
corrente caso a d.d.p entre seus terminais for nula (U=0).
ԑ
icc=
r
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RESUMO DO DIA
Receptores elétricos:
Os receptores, ao contrário dos geradores, possuem uma
característica chamada de força contraeletromotriz (Ԑ’), que
é sempre menor que a d.d.p U no receptor.
U = Ԑ’ + r’ . i
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RESUMO DO DIA
Assim como o gerador, o
receptor também tem sua curva
característica representada por um
gráfico. É uma função do primeiro
grau crescente:
A potência útil de um receptor é
dada pela expressão:
Pot = ε’. i
U (V)
U
E
0
i
i (A)
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