GERADORES
Tipos de Geradores: Electrodinâmico - é um gerador que transforma a energia mecância em eléctrica. É um gerador rotativo (dínamo e alternador). Electroquímico - Transforma energia química em eléctrica. É estático (pilhas e baterias)
Definição: Força Electromotriz ( E ) - é uma força interna do gerador que lhe permite manter sempre constante a diferença de potencial aos seus terminais. Pode ser medida com um voltímetro quando I=0 no circuito (circuito em vazio)
Definição: Resistência interna do gerador ( r ) - é a resistência responsável pelo facto de que quando um gerador alimenta um receptor R, isto é, quando lhe fornece uma intensidade I, verificar-se uma queda de tensão interna no gerador ΔU = r.I ΔU - queda de tensão interna do gerador (volts - V) r - resistência interna do gerador (ohms - Ω) I - intensidade de corrente (amperes - A)
Assim, o gerador nunca alimenta o receptor com E mas sim com um valor inferior, como iremos ver de seguida.
Gerador em Carga Diz-se que um gerador está em carga quando alimenta um dado receptor com uma I
Analisemos agora o circuito que nos permite efectuar o ensaio em vazio e em carga do gerador
K aberto K fechado
U=E U = E - r.I
gerador em vazio gerador em carga
Por outro lado, no caso do gerador em carga, segundo a lei de ohm, a tensão aplicada ao receptor é: U=R.I
Então igualando as duas expressões de U R.I=E-r.I Somos levados a concluir que: E I = ---------R+r
O que nos permite ainda concluir que: Quanto mais baixa for o valor de R (carga), maior é a corrente I e, portanto, maior será a queda de tensão interna na r do gerador, o que faz com que U no receptor se afaste de E. Para que U seja próximo de E, devemos trabalhar com R muito maiores que r, pois quanto mais estes valores se aproximarem, menor é a fiabilidade do gerador, isto é, pensamos que estamos a aplicar ao receptor o valor U = E do gerador e estamos a aplicar um valor U “muito menor”.
Associação de Geradores
Associação Série Normalmente são associados em série geradores com as mesmas características ( E e r), do modo que a figura mostra.
Usa-se para aumentarmos o valor da tensão a fornecer à carga
Assim, para associação de n geradores iguais, teremos: ET = n . E rT = n . r A intensidade de corrente I é a mesma em todos os geradores.
Associação Paralelo
Usa-se para aumentar o valor da corrente I a fornecer ao circuito de carga Neste caso, para n geradores iguais, teremos:
ET = E rT = r / n IT = n . I
Problemas 1. Uma bateria, com uma f.e.m. de 12 V e uma resistência interna de 0,1 Ω, alimenta um receptor R com uma intensidade de 5 A. Calcule:
a) A queda de tensão interna da bateria
b) A tensão U aos terminais do receptor
c) O valor que deveria ter o receptor para que U = 11 V
2. Dispõe de 4 pilhas de 1,5 V cada e com uma resistência de 0,1 Ω cada. Calcule: a) Os valores de ET e rT, se as ligar em série
b) Os valores de ET e rT, se as ligar em paralelo
c) A tensão aplicada a um receptor, quando ligadas em série, sabendo que a corrente fornecida é de 0,3 A
d) A tensão aplicada a um receptor, quando ligadas em paralelo, sabendo que a corrente fornecida é de 0,5 A
3. Três dínamos iguais, ligados em paralelo, alimentam um conjunto de receptores. Os dínamos têm as seguintes características individuais: E = 230 V, r = 1,2 Ω. Sabe-se que a tensão aplicada às cargas é de 220 V. Calcule: a) As resistências do gerador equivalente (ET e rT)
b) A intensidade total fornecida
c) A intensidade fornecida por cada gerador
d) A queda de tensão interna de cada gerador
e) A resistência RT dos receptores
4. Um dínamo fornece 6,2 A a um conjunto de receptores cuja resistência total é de 36,3 Ω. A resistência interna do dínamo é de 1,1 Ω. Calcule: a) A tensão aplicada aos receptores
b) A força electromotriz do dínamo
c) A queda de tensão interna
5. Dez pilhas iguais ligadas em série, com 1,5 V de f.e.m. cada, alimentam um receptor de 33 Ω com uma intensidade de 0,4 A. Calcule: a) a f.e.m. do gerador equivalente
b) A tensão aplicada ao receptor
c) A queda de tensão total e a queda de tensão de cada pilha
d) A resistência interna de cada pilha