Aula-01-ERA-EB-EL-Geradores e Receptores

AULA 07

GERADORES E RECEPTORES

1- 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- GERADOR IDEAL

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.

4- EQUAÇÃO DO GERADOR

A tensão que o gerador lança no circuito é igual à tensão entre seus pólos menos a tensão no resistor.

Quando um gerador está em aberto não há passagem de corrente, logo:

Quando um gerador está em curto circuito a diferença de potencial entre seus pólos é zero logo:

5- CURVA CARACTERÍSTICA DO GERADOR

6- RECEPTOR ELÉTRICO

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.

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

A tensão recebida do circuito é igual à tensão nos pólos mais a tensão no resistor.

8- CURVA CARACTERÍSTICA DO RECEPTOR.

9- CIRCUITO ELÉTRICO SIMPLES.

U = E - Ri

i = 0

U = E

U = 0

i = i

= E / r

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.

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).

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 ⇒ Pg = E.i Potência dissipada ⇒ Pd = R.i2 Potência fornecida ⇒ Pf = U.i

Rendimento elétrico ⇒ η = Pf / Pg = U / E

12- 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 ⇒ Pu = E. i Potência dissipada ⇒ Pd = R. i Potência consumida ⇒ Pc = U. I

Rendimento elétrico ⇒ η = Pu / Pc = E / U

EXERCÍCIOS

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 2A e 28V.

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.

P= E

/ ∆t

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.

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.

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.

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 05

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

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.

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 = 1,6.10-19_C)

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 contra-eletromotriz do motor é igual a 340V.

2-O esquema abaixo representa um circuito contendo duas pilhas e dois resistores.

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.

QUESTÃO 08

Considere no gráfico as curvas características de um gerador, um motor elétrico e um resistor.

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.

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.

11 lâmpadas de 220V-100W- cada 1 condicionador de ar de 220V- 4400W

4-O circuito da figura alimenta três lâmpadas idênticas.

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.

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% GABARITO 01 02 03 04 05 VFVVF VFVFV VFVFV VVFVF FFFFF 06 07 08 09 10 VVVVV FVFVV VVVVV VFFVV FFFVV