Geradores e Receptores

Geradores e Receptores
Geradores
São equipamentos que transformam qualquer tipo de energia em energia elétrica.
Pilhas, baterias, tomadas de rede pública, etc. Também são denominados como Fontes
de Tensão pois conseguem fornecer energia com uma tensão relativamente constante e
corrente variável de acordo com a carga.
Força Eletromotriz ( ε )
Dentro de um gerador ou fonte de tensão, as cargas elétricas recebem energia. A energia
recebida por cada unidade de carga chama-se força eletromotriz do gerador ( ε ):
ε=
Energia Re cebida
C arg a
A força eletromotriz é abreviada por f. e. m. e sua unidade no Sistema Internacional é o
volt (V)
Nos geradores reais, uma parte da energia recebida pelas cargas é perdida dentro do
próprio gerador; dizemos que o gerador tem uma resistência interna r. Desse modo, a
tensão U ( diferença de potencial ) entre os terminais do gerador é, em geral, menor do
que a força eletromotriz:
U=ε-ri(I)
onde i é a corrente que atravessa o gerador. O gerador ideal é aquele em que a
resistência interna ( r ) é nula; neste teremos sempre U = ε.
1-6
Há gasto de energia dentro da própria pilha
Voltagem dissipada em r:
UDISS = r i
Voltagem útil da pilha(é a energia que “sai”
dela):
U = ε - r.i
Gráfico U x i do Gerador
2-6
Como a equação I é do primeiro grau, o gráfico de U em função de i é retilíneo.
Para i = 0 ( gerador em aberto ) teremos U = ε.
Para U = 0 ocorre para um valor de corrente denominada corrente de curto circuito
(iCC); isso ocorre quando ligamos os terminais do gerador por um fio de resistência
Redimento do Gerador ( η )
Potências:
Dissipada: PDISS = r.i²
Total: PTOTAL = .i
Útil: PÚTIL = UÚTIL .i
= ( – r.i).i
= .i - r.i²
= PTOTAL - PDISS
Receptores
São aparelhos elétricos que transformam energia elétrica em outras formas de energia,
que não exclusivamente calor.
3-6
A corrente vai do pólo + para o pólo -, ao contrário do gerador e diminui sua energia
(voltagem) ao passar pelo receptor (gasto com o trabalho do aparelho).
No ventilador, p. ex., o trabalho é a produção do vento
Além do trabalho, há dissipação de energia por causa da resistência interna em forma de
calor (efeito Joule). A Voltagem dissipada em r é:
UDISS = r i
U = ε’ + r.i
Rendimento dos Receptores (η
η)
Potências
Dissipada: PDISS = r.i²
Útil: PÚTIL = ’.i
Total : PTOTAL = UTOTAL .i
= ( ’ + r.i).i
= ’.i + r.i²
= PÚTIL + PDISS
4-6
Gráfico U x I do Receptor
Exercício:
1- Um gerador tem ε=20V e Ri = 3Ω, sendo ligado a uma carga de 17Ω. Calcular:
a) Intensidade da corrente fornecida pelo gerador.
b) Potência que o gerador está fornecendo à carga
c) Potência motriz do gerador
d) 0 Rendimento do gerador nestas condições
Solução
a)
U . = ε . − Ri . I = R L . I
então
I=
ε
Ri + R L
I=
ou
ε = R.I + RL .I
20
= 1A
3 + 17
b) PE = U . I , PE = 20 – 3 . 1 = 17V PE = 17 . 1 = 17W
c)PM =ε. I = 20 . 1 = 20W
PE
17
.100 = .100 = 85%
PM
20
2- Dada a curva característica de um gerador, pede-se
a) Sua F.e.m e sua resistência interna
d) η =
b) Rendimento do gerador quando ligado a uma carga de 40Ω.
c) Potência dissipada dentro do gerador nas condições do ítem b.
d) Determinar graficamente a tensão nos terminais do gerador,
quando a corrente que percorre é de 1,5A.
Solução:
5-6
a) Da curva característica tiramos ε = 40V e Icc = 4A
ε
40
Como I cc =
resulta
Ri =
= 10Ω
Ri
4
b) RL = 40Ω
η% =
I=
40
= 0,8 A
40 + 10
e
U = 40 –10 . 0,8 = 32V
32
.100 = 80%
40
c) PD = Ri .I 2 = 10.(0,8) 2 = 6,4W
d) Entrando com I=5A, no gráfico obtemos U = 25V
Resolução por Método Analítico
U = ε – Ri . I
e U = RL . I
U e I incógnitas:
I=
ε
Ri + R L
Resolução pelo Método Gráfico
UQ = ε – Ri . IQ
U=
RL .ε
Ri + RL
e UQ = RL . IQ
U e I incógnitas:
I=
ε
Ri + R L
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U=
RL .ε
Ri + RL