CEL18702 AULA02

Geradores

O Gerador é um dispositivo elétrico que possui a função de transformar energia qualquer em energia elétrica, como exemplo podemos citar a pilha que transforma energia química em energia elétrica.

É importante dizer que o Gerador como sendo um dispositivo elétrico está sujeito a resistência elétrica, ou seja, energia dissipada. Até agora não considerávamos esta dissipação. A ddp realmente criada dentro do gerador é chamada de força eletromotriz (ε). Para sabermos quanto é liberada para fora do Gerador devemos descontar a parte dissipada pela resistência interna (r), logo teremos:

$U=\varepsilon -ri$

Esta equação é chamada de Equação Característica do Gerador, onde:

U é ddp fornecida pelo gerador

$\varepsilon \,\to$ força eletromatriz do gerador (fem)

r é resistência interna do gerador

i é corrente elétrica que atravessa o gerador.

Esquematicamente temos:

Figura 7 - Circuito simples.

(desenhe a curva característica de um gerador U/I)

Se, i = 0 (circuito aberto) $\to U=\varepsilon \,$

Se, U = 0 (curto circuito) $\to 0=\varepsilon \,-r.i\to i={\frac {\varepsilon }{r}}$

Potências no Gerador

a) Potência Dissipada $(Pd)\to Pd=r.i^{2}\,$

b) Potência Útil (Pu) $\to Pu=U.i$

c) Potência Total (Pt) $\to Pt=Pu+Pd$

Assim

$Pt=U.i+R.i^{2}\,\to Pt=i(U+r.i)$

Lembrando

$U=\varepsilon \,-r.i\quad entao\quad \varepsilon \,=U+r.i\quad logo\quad Pt=\varepsilon .i\,$

Rendimento ( $\eta \,$ )

$\eta \,={\frac {Pu}{Pt}}={\frac {U.i}{\varepsilon .i}}\to \eta ={\frac {U}{\varepsilon .i}}$

Corrente Elétrica no Circuito Gerador-Resistor

$U=\varepsilon \,-r.i\quad e\quad U=R.i\quad \to \quad R.i=\varepsilon \,-r.i\quad \to \quad R.i+r.i=\varepsilon \,\quad \to \quad i(R+r)=\varepsilon \,$

Portanto: $i={\frac {\varepsilon }{(R+r)}}$

Fonte de tensão

A função de uma fonte (pilha, bateria, etc.) é manter uma ddp constante entre dois pontos, mesmo que uma corrente esteja fluindo no circuito. Como há dissipação de energia elétrica num circuito (Efeito Joule) em calor, a função da fonte de tensão é converter outra forma de energia em energia elétrica.

• Energia química: Pilhas e baterias
• Energia mecânica: dínamos e alternadores
• Energia térmica: termopares
• Energia luminosa: células fotovoltaicas

Referências

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