Geradores - Descrição de geradores e receptores e determinação da curva...
Piracicaba, 07/11/2009.
1.0 Fundamentos teóricos	3
1.1 Gerador elétrico	3
1.1.1 Gerador Ideal	3
Figura 1- Simbologia do gerador	3
1.1.2 Gerador real	3
Figura 2 – Esquema do gerador real	3
1.1.3 Equação do gerador	4
1.1.4 Curva característica do gerador	4
Figura 3 – Representação do gráfico característico do gerador	4
1.2 Receptor elétrico	5
Figura 4 - Esquema do receptor	5
1.2.1 Equação do receptor	5
1.2.2 Curva característica do receptor.	5
1.3 Circuito elétrico simples.	6
1.4 Potencia elétrica	6
1.4.1 POTÊNCIA ELÉTRICA NO GERADOR.	7
1.4.2 POTÊNCIA ELÉTRICA NO RECEPTOR	7
2. 0 Material	7
3.0 Procedimento experimental:	8
4.0 Resultados	8
4.0 Conclusão	12
5.0 Referências Bibliográficas	12
Este trabalho tem como objetivo a obtenção experimental da fem e da resistência interna de uma pilha, bem como, a icc do circuito.
1.1 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).
1.1.1 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 chama 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.
Figura 1- Simbologia do gerador
1.1.2 Gerador real
É aquele que apresenta resistência à passagem da corrente elétrica, logo, sua resistência interna é diferente de zero.
Figura 2 – Esquema do gerador real
1.1.3 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:
1.1.4 Curva característica do gerador
Figura 3 – Representação do gráfico característico do gerador
É importante observar que a tangente do ângulo θ é igual à resistência
tg θ = R (3)
1.2 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 chama de força contra-eletromotriz (fcem).
Figura 4 - Esquema do receptor
1.2.1 Equação do receptor
A tensão recebida do circuito é igual à tensão nos pólos mais a tensão no resistor.
1.2.2 Curva característica do receptor.
Figura 5 – Representação do gráfico característico do gerador
tg θ = R
1.3 Circuito elétrico simples.
Figura 6 – Circuito elétrico
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.
1.4 Potencia 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 (SI) 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 (6)
Em qualquer aparelho elétrico sua potência elétrica é igual ao produto da corrente (i) pela tensão elétrica(U).
1.4.1 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
1.4.2 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
2. 0 Material
Reostato (100 Ω)
3.0 Procedimento experimental:
Inicialmente montou-se o circuito conforme figura 7. Em seguida selecionou a escala adequada do multímetro para realizar a medição da corrente entre o resistor e o reostato e um outro multímetro foi associado em paralelo entre os geradores e o resistor de 47 Ω para realizar a medição da ddp e fechou-se o circuito.
Figura 7- Esquema experimental
Os dados coletados encontram-se sintetizados na tabela abaixo:
Tabela 1: Valores da ddp em função da corrente
Utilizando-se os dados acima foi possível construir o gráfico 1
G ráfico 1: Gráfico de linha da variação da ddp em função da corrente
Considerando a equação do gerador (eq. 1)
E fazendo uma analogia à equação encontrada na regressão obtêm
Y = -50,551i + 5,7231
U = 5,7231-50,551i (8)
É importante observar que o R2 encontrado para essa equação é de 0,9998 o que mostra a confiabilidade da equação encontrada.
Utilizando a expressão 8 é possível determinar a força eletromotriz para uma única pilha, sua resistência interna e a corre nte de curto circuito.
Cálculo da f.e.m. para uma única pilha
4.E=5,7231
E=5,7231/4
E =1,430775 V
Cálculo da resistência interna para uma única pilha
4r+47=50,551
R = 0,88775Ω
Cálculo da icc do circuito
0=5,7231-50,551*Icc
Icc = 0,113214A
A partir do exposto conclui-se que o objetivo do experimento foi alcançado, pois foi possível determinar experimental através de regressão linear a equação dos geradores e em seguida utilizando as equações apresentadas na teoria determinar a resistência interna e a força eletromotriz do gerador.
1.Duarte, J.L., Appoloni, C.R., Toginho Filho, D.O.,Zapparoli, F.V.D.,Roteiros de Laboratório–Laboratório de Física Geral II – 1a Parte (Apostila),Londrina, 2002.
2.http://www.objetivocatalao.com.br/geraldo/material/paies/etapa3/eletrodinamica/Eletrodinamica_Aula02.pdf