1) O que são geradores elétricos?
Geradores são dispositivos que
fornecem energia aos componentes do circuito, transformando em energia elétrica
qualquer outro tipo de energia, e transferindo essa energia para as cargas
elétrica que os atravessam.
2) Exemplos de geradores elétricos:
Pilhas e baterias que
transformam energia química em energia
elétrica.
Usinas hidrelétricas,
termoelétricas, nuclear que transformam energia mecânica em energia elétrica.
3) Como é chamada a transferência de energia transformada para a energia
elétrica em um gerador para as cargas elétricas transportadas no meio condutor?
Chamamos de força eletromotriz do gerador a quantidade de energia elétrica (trabalho) que um gerador elétrico é capaz de realizar sobre cada unidade de carga elétrica. Esse trabalho equivale à quantidade de energia necessária para levar a carga elétrica do menor para o maior potencial elétrico.
4) Como é o funcionamento de geradores reais?
Se a uma mesma fonte forem
ligados, separadamente, diferentes aparelhos, quanto maior for a corrente
elétrica no circuito, menor será a tensão nos terminais da fonte. Isso acontece
porque as fontes geradoras possuem uma resistência elétrica interna, que
consome parta da energia. Isso significa que a fonte produz uma tensão ε (força
eletromotriz), que não está totalmente disponível para o
circuito externo, já que parte dela é consumida internamente.
5) Diagrama de um gerador
elétrico real:
V é a ddp disponível ao circuito externo.
r é a resistência interna do
gerador.
i é a intensidade da corrente
elétrica.
ε é a fem.
6) Como calcular a força
eletromotriz?
Em todos os processos físicos reais, há perda de energia.
A fem (ε) é a diferença de potencial (ddp) que o gerador teria que
fornecer entre os polos, se não houvesse perdas por resistência interna.
A equação dos geradores tem a seguinte
fórmula:
V
= ε – r⋅ i,
onde
V é a ddp disponível ao circuito
externo.
r é a resistência interna do gerador.
i é a intensidade da corrente
elétrica.
8) O que são receptores?
Se a função de um gerador é transformar qualquer
forma de energia em energia elétrica, a do aparelho receptor é a inversa:
transformar energia elétrica em outras formas de energia, ainda que sempre
apresente perda de energia na forma de calor.
9) Características dos receptores:
a) Recebem a energia elétrica
do gerador.
b) Possuem dois polos.
c) O sentido da corrente que
passa por um receptor é oposto ao sentido do gerador.
10) Exemplos de receptores elétricos:
Motores elétricos dos
ventiladores, batedeiras e liquidificadores.
11) o que é
força contraeletromotriz (fcem)?
Em um receptor temos a força
contraeletromotriz (fcem). Essa força é a quantidade de energia que é
transformada por unidade de carga elétrica que atravessa o receptor.
12) Equação
do receptor:
Ao percorrer um receptor no
sentido convencional da corrente, ocorrem duas quedas de potencial elétrico:
ε’: pela transformação da
energia elétrica em energia útil.
r’i: pela transformação da
energia elétrica em calor na resistência interna do receptor.
Observe que a ddp (V’) entre
os terminais do receptor equivale à soma das quedas de potencial ε’ e r’i.
Matematicamente, a equação do
receptor é:
V’ = ε’ + r’i.
Atividades:
1) Qual desses NÃO é um exemplo de
gerador?
(A) Baterias
(B) Pilhas
(C) Interruptores
(D) Motores Elétricos
2) Julgue cada uma das afirmativas
como verdadeira (V) ou falsa (F):
a) Força eletromotriz é a quantidade de energia que é transformada por unidade de carga elétrica que atravessa o receptor. ( )
b) A função dos geradores é
fornecer energia aos resistores e aos demais elementos do circuito elétrico. ( )
c) Força eletromotriz é,
basicamente, o trabalho da força elétrica por unidade de carga. O trabalho,
nesse caso, é aquele necessário para levar as cargas elétricas de um polo a
outro de uma bateria, por exemplo. ( )
d) A força eletromotriz de uma
bateria é uma constante característica dela, ou seja, não depende da
resistência elétrica interna, não depende do circuito nem da corrente
fornecida. ( )
e) Pelo sistema internacional,
a unidade de medida de força eletromotriz é o watt. ( )
f) Em todos processos físicos
reais, há perda de energia. A fem é a diferença de potencial que o gerador
teria que fornecer entre os polos, se não houvesse perdas por resistência
interna. ( )
g) Receptores elétricos são
dispositivos com a função de converter energia elétrica de circuito em outras
formas de energia. ( )
3) Quais as afirmativas correta sobre os receptores elétricos?
(A) Recebem
energia elétrica do gerador.
(B) O sentido
da corrente que passa pelo receptor é o mesmo gerador.
(C) Possuem
um polo único.
(D) São
dispositivos com a função de converter energia elétrica de um circuito em
outras formas de energia.
4) Uma pilha tem força eletromotriz de 1,5 V e
resistência interna de 0,5 Ω, quando percorrido por uma corrente elétrica de
0,4 A. Determine, nessas condições, a diferença de potencial entre seus
terminais.
5) Um circuito composto de um gerador de fem de 8 V e
resistência interna de r = 1 Ω ligado a um resistor de R = 3 Ω .
a) Determine a intensidade da corrente elétrica que passa
pelo circuito.
b) Determine a ddp entre os terminais do gerador.
6) Um motor elétrico é de resistência interna r = 1 Ω e
ligado a um gerador de ddp V = 6 V formando um circuito onde passa uma corrente
i = 2 A . Determine a força contra eletromotriz do motor.
7) Uma bateria é levada a um auto elétrico para ser
carregada. Durante o processo de carga a bateria funciona como um:
(A) resistor
(B) gerador
(C) receptor
(D) capacitor
8) Um gerador elétrico possui
força eletromotriz ε = 12 V e resistência
interna r = 2 Ω.
a) Qual é a intensidade da
corrente elétrica que percorre o gerador quando a tensão entre seus polos é V =
8 V?
b) Sendo i = 4 A a
intensidade da corrente elétrica que percorre o gerador, qual é a tensão
elétrica entre seus polos?
9) Um motor elétrico trabalha a uma tensão de 127 V, utilizando uma intensidade de corrente elétrica igual a 2 A. Sua resistência interna alcança 12,5 Ω, qual a força contra eletromotriz deste motor elétrico?
10) Um motor elétrico tem força
contra eletromotriz de 120 V. Quando ligado a uma tomada 127 V é percorrido por
uma corrente elétrica de intensidade 3,5 A. Qual é a resistência interna do
motor?
11) Uma bateria elétrica
possui uma força eletromotriz de 1,5 V e resistência interna 0,1 Ω. Qual a
diferença de potencial, em V, entre os polos desta bateria se ela estiver
fornecendo 1 A a uma lâmpada?
(A) 1,5 V
(B) 1,4 V (C) 1,3 V (D) 1,2 V
12) O vendedor de um motor elétrico de corrente contínua informa que a resistência interna desse motor é 1 Ω e que o mesmo consome 30 W, quando ligado à d.d.p. de 6 V. A força contraeletromotriz (f.c.e.m.) do motor que ele está vendendo é:
(A) 6 V
(B) 5 V (C) 3 V (D) 1 V
(E) 0,8 V
13) Uma bateria elétrica possui uma força eletromotriz de 1,5 V e
resistência interna 0,1 Ω. Qual a diferença de potencial, em V, entre os
polos desta bateria se ela estiver fornecendo 1 A a uma lâmpada?
(A) 1,5 V (B) 1,4 V
(C) 1,3 V (D) 1,2 V
14) O vendedor de um motor elétrico de corrente contínua informa que a
resistência interna desse motor é 1 Ω e que o mesmo consome 30 W, quando ligado
à d.d.p. de 6 V. A força contraeletromotriz (f.c.e.m.) do motor que ele está
vendendo é:
(A) 6 V (B) 5
V (C) 3 V (D) 1 V (E) 0,8
V
15) Hoje, ninguém consegue
imaginar uma residência sem eletrodomésticos (aparelho de TV, aparelho de som,
geladeira, máquina de lavar roupa, máquina de lavar louça, etc.). Uma enceradeira
possui força contra eletromotriz de 100 V. Quando ligada a uma tomada de 120 V
ela dissipa uma potência total de 40 W. Nestas condições, a resistência interna
da enceradeira, em ohms, vale:
(A) 2. (B) 3. (C) 5. (D) 10.
16) (MSP-BA) Unidades hospitalares
utilizam geradores elétricos para se prevenir de interrupções no fornecimento
de energia elétrica. Considerando-se um gerador elétrico de força eletromotriz
120,0 V e resistência interna 4,0 Ω que gera potência elétrica de 1.200,0 W
quando ligado a um circuito externo, é correto afirmar, com base nessas
informações e nos conhecimentos de eletricidade, que:
(A) o gerador elétrico transforma energia
elétrica em outras formas de energia.
(B) a diferença de potencial elétrico
entre os terminais do gerador é igual a 110,0 V.
(C) a intensidade da corrente elétrica
que circula através do gerador é igual a 8,0 A.
(D) a potência dissipada em outras formas
de energia no interior do gerador é igual a 512,0 W.
(E) a potência elétrica que o gerador
lança no circuito externo para alimentar as instalações é igual a 800,0 W.
17) (Enem) A eficiência das
lâmpadas pode ser comparada utilizando a razão, considerada linear, entre a
quantidade de luz produzida e o consumo. A quantidade de luz é medida pelo
fluxo luminoso, cuja unidade é o lúmen (lm). O consumo está relacionado à potência
elétrica da lâmpada, que é medida em watt (W). Por exemplo, uma lâmpada
incandescente de 40 W emite cerca de 600 lm, enquanto uma lâmpada
fluorescente de 40 W emite cerca de 3.000 lm. A eficiência de uma lâmpada
incandescente de 40 W é:
a) maior que a de uma lâmpada
fluorescente de 8 W, que produz menor quantidade de luz.
b) maior que a de uma lâmpada
fluorescente de 40 W, que produz menor quantidade de luz.
c) menor que a de uma lâmpada
fluorescente de 8 W, que produz a mesma quantidade de luz.
d) menor que a de uma lâmpada
fluorescente de 40 W, pois consome maior quantidade de energia.
e) igual a de uma lâmpada
fluorescente de 40 W, que consome a mesma quantidade de energia.
Pesquisa
Google:
1) Diferencie potência útil, potência
recebida e potência dissipada de um gerador.
2) O que é rendimento elétrico?
3) Como calcular o rendimento de um
motor ou de qualquer receptor elétrico?
Exercícios Resolvidos:
1) A leitura no voltímetro, de resistência interna muito
grande, na figura a, é de 2 V. Quando ligado conforme a figura b, a leitura é
de 2,2 V.
a) a f.e.m. da pilha.
O voltímetro
tem resistência muito grande. Ao ligá-lo aos polos do gerador (figura b), este
fica em circuito aberto.
Nestas condições: U = E = 2,2 V.
b) a resistência interna da pilha.
Na figura a a tensão do resistor é 2 V.
De U = R.i => 2,0 = 10.i => i = 0,20 A
A tensão no gerador é a mesma no resistor. Pelo gerador atravessa a mesma
corrente que no resistor. Assim:
U = E – r.i => 2 = 2,2 – r . 0,20 => r = 1 Ω.
2) No circuito, com a chave desligada, o
voltímetro mede 1,68 V.
Ao se ligar a chave, fecha-se um circuito com um resistor de resistência 250 Ω e então o voltímetro passa a indicar o valor 1,50 V. Nessas condições, o valor da resistência interna da pilha é, em Ω, de
(A) 6. (B) 15.
(C) 25. (D) 30.
Com a chave aberta, temos: U = E = 1,68 V
Ao se ligar a chave, temos no resistor:
U = R.i => 1,50 = 250.i => i = (1,50/250)A
No gerador:
U = E – r.i => 1,50 = 1,68 – r. (1,50/250)=>
0,18 = r. (1,50/250) => r = 0,18.250/1,50 =>
r = 30 Ω
Resposta: D
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