Geradores são dispositivos que convertem outras formas de energia em energia elétrica. Eles são a fonte de força eletromotriz (fem) que mantém a corrente fluindo em um circuito, compensando as perdas de energia nos resistores.
Esta lista de exercícios aborda o funcionamento de geradores reais e ideais, suas características e associações. Você praticará o cálculo de fem, resistência interna, potência e rendimento.
Compreender geradores é fundamental para o estudo de circuitos elétricos e aparece frequentemente em vestibulares.
Conceitos Fundamentais
A equação do gerador é U = ε – ri, onde U é a tensão nos terminais, ε é a força eletromotriz, r é a resistência interna e i é a corrente. A tensão terminal diminui com o aumento da corrente.
A potência total de um gerador é Pt = εi. Parte desta potência é dissipada internamente (Pd = ri²) e o restante é a potência útil entregue ao circuito (Pu = Ui).
O rendimento do gerador é η = Pu/Pt = U/ε. Geradores ideais têm resistência interna nula e rendimento de 100%.
Geradores podem ser associados em série (fem se somam) ou paralelo (para aumentar a corrente máxima). A associação correta depende das necessidades do circuito.
Pratique! Dominar geradores é essencial para circuitos elétricos.
Exercício resolvido de gerador real
Um gerador de força eletromotriz 12 V e resistência interna 1 Ω alimenta um resistor externo de 5 Ω. Considere fios ideais e regime de corrente contínua. Calcule corrente, tensão terminal e rendimento.
- A resistência total é 1 + 5 = 6 Ω. A corrente é i = 12/6 = 2 A.
- A tensão nos terminais é U = 12 – 1 × 2 = 10 V. A mesma tensão aparece no resistor externo: 5 × 2 = 10 V.
- A potência total é 12 × 2 = 24 W; a potência útil é 10 × 2 = 20 W; a dissipação interna é 1 × 2² = 4 W.
- O rendimento é 20/24 = 5/6, aproximadamente 83,3%.
A conferência é 24 W = 20 W + 4 W. Neste modelo, a tensão terminal fica abaixo da força eletromotriz porque o gerador fornece corrente e dissipa energia internamente.
Continue com circuitos elétricos simples.
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Ana Júlia
Graduanda em Psicologia e analista de produção de conteúdo do Projeto Medicina. Adora gatinhos e filmes de super-herói.