Guerreiros, segue um resumo importante para a prova da Espcex: geradores e receptores. Vamos, selva!!

1. GERADOR

O gerador transforma algum tipo de energia (potencial gravitacional, cinética, química, etc) em energia elétrica. Os geradores equipam toda e qualquer usina de geração de energia elétrica (hidrelétrica, termelétrica, nuclear, eólica, solar, etc).

A tensão elétrica entre os pontos do gerador é como força eletromotriz (f.e.m), representada pela letra grega épsilon (ε ou Ε).

Na prática, podemos entender que a f.e.m é a energia total que os elétrons possuem dentro do gerador. Um gerador é dito ideal quando não há perdas na energia dos elétrons durante a sua movimentação no interior do gerador. Consideramos que a resistência interna do gerador é nula (r = 0).

A energia efetiva por unidade de carga será a ddp (U) que já conhecemos. Em um gerador real, U é sempre menor que ε.

1.1 A equação do gerador

A equação do gerador é uma simples equação que representa uma conservação de energia (por unidade de carga). Considere ε (energia total), U (energia efetiva) e r.i (energia perdida no interior do gerador). Podemos escrever:

Energia total = energia efetiva + energia dissipada

 

 

Muitos livros didáticos “isolam” a ddp (U) e escrevem a equação do gerador neste formato.

 

1.2 Tipos de ligação

• Gerador aberto

Um gerador está aberto quando ele não está conectado a nenhum dispositivo. A corrente elétrica que o atravessa ele é nula (i = 0). Dessa forma:

 

 

Como i = 0, temos:

 

 

• Gerador em curto-circuito

O gerador está em curto-circuito quando seus terminais são ligados por um fio de resistência nula. A corrente que sai do gerador é máxima e denominada corrente de curto-circuito (i_cc).

Como não existe resistência elétrica entre os pontos A e B, não há diferença de potencial entre os terminais, ou seja, U_AB = 0. O valor da intensidade de corrente elétrica em um curto-circuito pode ser determinado pela equação do gerador.

 

 

A intensidade de corrente elétrica de curto-circuito é a máxima intensidade de corrente elétrica e pode atravessar um gerador.

 

A equação do gerador mostra desde a sua f.e.m. até a corrente de curto-circuito, passando pelos estágios intermediários.

O gráfico mostra que a ddp é máxima entre os terminais A e B ocorre quando o gerador está aberto (U_AB = ε). A ddp diminui conforme a corrente elétrica aumenta até atingir o valor máximo, a corrente de curto-circuito, onde a d.d.p é nula (U_AB = 0).

1.3 Potências e o rendimento do gerador

As potências envolvidas no gerador podem ser definidas e escritas da seguinte forma:

• Potência produzida no gerador (P_TOTAL): 
• Potência utilizada pelo circuito (P_ÚTIL): 
• Potência dissipada pela resistência interna do gerador (P_DISSIPADA): 

Relacionando as três potências, temos:

 

 

O rendimento (η) do gerador pode ser definido como a divisão entre a potência útil (P_u) pela potência do gerador (P_g).

 

 

2. ASSOCIAÇÃO DE GERADORES

Os geradores podem ser associados em série ou paralelo, assim como ocorre com os resistores. Vamos analisar as propriedades de cada um.

2.1 Associação em série

Dessa forma, é possível provar que a f.e.m total (ε_TOTAL) da associação é o somatório das f.e.m. de cada um. A resistência total da associação é o somatório das resistências internas de cada gerador.

ε_eq = ε₁ + ε₂ + …;

r_eq = r₁ + r₂ + …;

2.2 Associação em paralelo

Nesta situação, os polos positivos do gerador são conectados entre si, assim como os polos negativos.

Dessa forma, é possível provar que a f.e.m total (ε_TOTAL) da associação é a f.e.m. de um único gerador (os geradores devem ser iguais aqui). A resistência total da associação é calculada da mesma forma que os resistores em paralelo.

ε_eq = ε;

r_eq = r/n;

3. RECEPTORES

Os receptores são dispositivos que realizam o processo inverso dos geradores, ou seja, eles transformam energia elétrica em outro tipo de energia (cinética).

O receptor recebe energia elétrica do circuito e as cargas elétricas se movem do maior potencial (polo positivo) para o menor potencial (polo negativo).

A energia depositada por estas cargas é convertida em energia cinética e é representada por uma constante de proporcionalidade que é ε` a força contra eletromotriz (f.c.e.m) do receptor. O restante da energia depositada é transformado em calor, devido a resistência interna (r`), que dissipa parte a energia elétrica.

A equação do receptor é dada por:

 

 

O gráfico do receptor tem o formato abaixo.