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Eletrodinâmica: Geradores e receptores elétricos

Geradores e Receptores Elétricos

Neste post, falaremos sobre o que são geradores e receptores elétricos, quais suas utilidades e funções e como eles são cobrados nos vestibulares.

1. Definições:

a) Gerador:

É o dispositivo que converte alguma modalidade de energia em energia elétrica.

b) Receptor:

É o dispositivo que converte energia elétrica em outra modalidade de energia.

c) Símbolos:

I) Gerador ou receptor IDEAL: a resistência interna é muito pequena se comparada as demais resistências do circuito.

Símbolo do gerador ou do receptor ideal

II) Gerador ou receptor REAL: a resistência interna possui um valor próximo das demais resistências do circuito.

Símbolo do gerador ou do receptor real

d) Observações:

I) Fisicamente gerador e receptor são a mesma coisa, a diferença entre eles se dá pelo sentido de circulação da corrente.

Exemplo: uma bateria de telefone celular é gerador quando se está utilizando o celular e a mesma bateria passa a ser um receptor quando se coloca o celular para carregar.

II) Só é possível existir um receptor se no circuito há um gerador.

III) O potencial elétrico de um gerador necessariamente é superior ao potencial elétrico de um receptor.

IV) Algumas pessoas podem pensar que a resistência interna é um resistor que existe dentro de um gerador ou de um receptor, porém na realidade ela é uma simplificação de todas as resistências que surgiram devido à construção do gerador ou do receptor.

2. Equações características:

a) Gerador:

Funcionamento de  um Gerador Real

A equação característica de um gerador expressa o cálculo do potencial elétrico real (U) disponibilizado pelo gerador ao circuito em que ele está inserido.

\dpi{120} U=E-r\cdot i

Onde:

U = tensão disponível do gerador para fornecer ao circuito (em V)

E = tensão ideal do gerador (em V)

r = resistência interna do gerador (em Ω)

i = corrente que atravessa o gerador quando este está inserido em um circuito (em A)

b) Receptor:

Funcionamento de um Receptor Real

A equação característica de um receptor expressa o cálculo do potencial elétrico (U’) necessário para o receptor funcionar em um circuito, considerando-se a tensão ideal do receptor (E’) e a tensão perdida devido à existência de resistências internas.

\dpi{120} U'=E'+r'\cdot i

Onde:

U’ = tensão necessária para o funcionamento do receptor (em V)

E’ = tensão ideal do receptor (em V)

r’ = resistência interna do receptor (em Ω)

i = corrente que atravessa o receptor quando este está inserido em um circuito (em A)

3. Associação de geradores e receptores elétricos:

As formas como são feitas as associações de geradores e de receptores são iguais. Porém as associações apresentadas a seguir só tem validade se forem feitas só com geradores ou só com receptores, nunca misturando os dois.

a) Diferentes geradores associados em série:

Associação em série de diferentes geradores

A tensão ideal equivalente nessa associação é dada pela seguinte expressão:

\dpi{120} E_{equivalente}=E_1+E_2+E_3+\cdots +E_n

A resistência equivalente é determinada pela seguinte expressão:

\dpi{120} r_{equivalente}=r_1+r_2+r_3+\cdots +r_n

b) Geradores iguais associados em paralelo:

Associação em paralelo de geradores iguais

A tensão ideal equivalente nessa associação é dada pela seguinte expressão:

\dpi{120} E_{equivalente}=E

A resistência equivalente é determinada pela seguinte expressão:

\dpi{120} r_{equivalente}=\frac{r}{N}

Onde: N é o número total de geradores associados em paralelo

4. Exercício de Aplicação:

(ENEM 2017 – Questão 129 – Caderno 7 Azul) Em algumas residências, cercas eletrificadas são utilizadas com o objetivo de afastar possíveis invasores. Uma cerca eletrificada funciona com uma diferença de potencial elétrico de aproximadamente 10.000 V. Para que não seja letal, a corrente que pode ser transmitida através de uma pessoa não deve ser maior do que 0,01 A. Já a resistência elétrica corporal entre as mãos e os pés de uma pessoa é da ordem de 1.000 Ω. Para que a corrente não seja letal a uma pessoa que toca a cerca eletrificada, o gerador de tensão deve possuir uma resistência interna que, em relação à do corpo humano, é

a) praticamente nula.

b) aproximadamente igual.

c) milhares de vezes maior.

d) da ordem de 10 vezes maior.

e) da ordem de 10 vezes menor.

Para saber a resposta dessa questão, clique aqui e acesse o gabarito oficial disponibilizado pela INEP (procure a resposta da questão 129).

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Professor de Física desde 2008, quando ainda cursava Engenharia Civil na Escola Politécnica da USP, vindo a graduar neste curso em 2013 e posteriormente fazer licenciatura em Física. Lecionou em renomados cursinhos de São Paulo e de São José dos Campos, sendo responsável por várias aprovações em cursos concorridos no Brasil. Ao longo dos 10 anos de carreira passou a acompanhar as mudanças nos vestibulares das estaduais paulistas (Fuvest, Unicamp, Unesp, Famema e Famerp) e no ENEM sendo grande conhecedor de tais concursos. Atualmente é professor de física em todos os anos do Ensino Médio e professor do Kuadro.

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