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.

Representação de uma fonte de tensão contínua (DC):

Terminal positivo: maior potencial elétrico ($V_{A}\,$) – traço maior e fino.

Terminal negativo: menor potencial elétrico ($V_{B}\,$) – traço menor e grosso.

No circuito (fora da fonte) os portadores de carga (positivos no sentido convencional da corrente) deslocam-se do maior para o menor potencial, ou seja, a corrente flui do terminal positivo para o negativo da fonte. Para que o circuito se feche, é necessário que dentro da fonte os portadores de carga sejam trazidos do potencial menor (-) para o maior (+) pela ação de um campo não-eletrostático (devido, por exemplo, à reação química dentro da bateria).

Força eletromotriz (fem)

É o trabalho por unidade de carga realizada pelo campo não-eletrostático para levar os portadores do terminal negativo para o positivo.

Símbolo: $\varepsilon \,$ Unidade no S.I (a mesma de potencial elétrico - volt)

Associações de baterias

1. Associação em série: a corrente que passa por cada bateria é a mesma, mas as fem’s em cada bateria se somam (são elevações de potencial). Usamos esse tipo de associação para conseguir altas tensões. O termo pilha ou bateria vem dessa característica.

2. Associação em paralelo: a fem da associação é a mesma fem de cada bateria. No entanto, a corrente na associação é a soma das correntes em cada bateria. Usamos esse tipo de associação para conseguir altas correntes.

(desenhe aqui como seria uma associação em paralelo)

3. Mista.

(desenhe aqui como seria uma associação mista>

Referências

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