Geradores Elétricos e Potência Elétrica: resumo de Física Enem

As dicas sobre Potência Elétrica

1. Potência elétrica nada mais é do que a transformação de energia elétrica em algum outro tipo de energia, seja ela energia mecânica (no caso de um ventilador, por exemplo), ou até mesmo uma energia térmica (como no caso dos fornos elétricos).
2. E energia elétrica remete a um circuito elétrico. – O que seria uma lâmpada potente? Seria uma lâmpada que consegue iluminar muito bem um ambiente.
3. Quando o circuito for ligado, uma corrente elétrica vai fluir através do circuito e ao atingir a lâmpada, faz com que ela brilhe emitindo luz. Aqui temos a transformção de energia elétrica em energia luminosa.
4.  Mas como é que vamos trabalhar com essa potência? A potência é a energia elétrica dividida pelo tempo. A potência elétrica depende da tensão elétrica (da fonte) e da corrente elétrica que se desenvolve no circuito.
5. Veja todas estas fórmulas no quadro com o pofessor Marcelo.
6. Então vamos definir agora a potência utilizada dentro de circuitos elétricos com os elementos do circuito: Se tivermos um circuito simples, podem existir elementos básicos: a U (fonte), o resistor (R) e a corrente elétrica (i).
7. Veja no resumo da aula como representar a Potência utilizando estes elementos, e como eles se relacionam dentro de um circuito. 😉

 

A Força Eletromotriz

A tensão elétrica total que os geradores elétricos podem fornecer é chama de força eletromotriz (ε). Ela é definida como sendo o trabalho realizado (τ) dividido pela quantidade de carga Δq que atravessa uma secção reta de um condutor.Por ser uma tensão elétrica, a força eletromotriz é medida também em volts (V).

Equação dos geradores elétricos

Vimos que a tensão total que um gerador pode fornecer ao circuito é a sua força eletromotriz. Porém, todo o gerador possui uma resistência interna, que consome parte desta tensão, o que provoca uma diminuição da tensão real que é fornecida ao circuito.

Portanto, podemos calcular a tensão fornecida pelo gerador (U) como sendo a diferença da sua força eletromotriz pela tensão consumida por sua resistência interna, o que nos dá a equação dos geradores:

Veja na imagem a representação de um circuito, onde há uma determinada tensão entre os pontos A e B

Curva característica de um gerador

A equação do gerador pode ser vista como uma equação do 1º grau, onde a tensão U varia de acordo com a corrente elétrica i. Com isso, podemos construir o gráfico característico dos geradores.Do gráfico, podemos encontrar a força eletromotriz, que é o ponto onde a reta intercepta o eixo vertical da tensão U. Além disso, podemos encontrar também a corrente de curto circuito i_cc, que é o ponto onde a tensão é zero (U = 0). Neste caso, a corrente elétrica não tem resistência em seu trajeto.

Dica 1 – Estude sobre Potência e energia elétrica em mais esta aula de revisão para a prova de Física Enem. Preparado para o Exame Nacional do Ensino Médio? – https://blogdoenem.com.br/potencia-e-energia-eletrica-fisica-enem/

Potência de um gerador

Em um gerador elétrico, podemos encontrar a potência total que ele pode fornecer ao nosso aparelho ligado ao circuito. Esta potência total (P_t) está relacionada com a tensão total que o gerador pode fornecer, ou seja, sua força eletromotriz. Podemos então calcular a potência total como:Nem toda a potência que o gerador possui é convertida em energia elétrica para o circuito, devido à sua resistência interna. P

or isso, temos que a parte que é utilizada pelo circuito é a potência útil (P_u) e a parte que é dissipada pela resistência interna do gerador, a potência dissipada (P_d). Podemos calculá-las através das seguintes equações:

Desta forma, podemos ainda dizer que toda a potência que o gerador possui é a soma das potências útil e dissipada:

Rendimento

Podemos encontrar o rendimento de um gerador (η), ou seja, uma razão que nos diz quanto da potência total do gerador é convertida para utilização do circuito. Desta forma, definimos rendimento como a razão da potência útil pela potência total.

Exercícios resolvidos: Geradores e Potência Elétrica

Aumente  suas chances no Enem, no Encceja e nos vestibulares resolvendo os exercícios no final do post. Agora, para você ganhar confiança, acompanhe exercícios resolvidos durante esta aula-demonstração do professor Marcelo:

Cjhegou a sua vez. Mostre que você dominou o tema dos Geradores Elétricos e da Potência Elétrica.

Desafios sobre Geradores Elétricos

Questão 1

(UFSCAR-SP) Com respeito aos geradores de corrente contínua e suas curvas características U × i, analise as afirmações seguintes:

I. Matematicamente, a curva característica de um gerador é decrescente e limitada à região contida no primeiro quadrante do gráfico.

II. Quando o gerador é uma pilha em que a resistência interna varia com o uso, a partir do momento em que o produto dessa resistência pela corrente elétrica se iguala à força eletromotriz, a pilha deixa de alimentar o circuito.

III. Em um gerador real conectado a um circuito elétrico, a diferença de potencial entre seus terminais é menor que a força eletromotriz.

Está correto o contido em:

a) I, apenas.

b) II, apenas.

c) I e II, apenas.

d) II e III, apenas.

e) I, II e III.

Dica 2 – Entenda a diferença entre a ligação em série e a ligação em paralelo em mais esta aula de Física Enem sobre Associação de Resistores – https://blogdoenem.com.br/associacao-de-resistores-fisica-enem/

Questão 2

(FUVEST-SP) Uma bateria possui força eletromotriz ε e resistência interna R_o. Para determinar essa resistência, um voltímetro foi ligado aos dois polos da bateria, obtendo-se V_o = ε (situação I). Em seguida, os terminais da bateria foram conectados a uma lâmpada. Nessas condições, a lâmpada tem resistência R = 4 Ω e o voltímetro indica V_A (situação II), de tal forma que V_o / V_A = 1,2. Dessa experiência, conclui-se que o valor de R_o é

a) 0,8 Ω

b) 0,6 Ω

c) 0,4 Ω

d) 0,2 Ω

e) 0,1 Ω

Dica 3 – Tire todas as suas dúvida sobre Resistência Elétrica e as Leis de Ohm em mais esta aula de Física Enem e fique preparado para gabaritar na prova – https://blogdoenem.com.br/resistencia-eletrica-e-leis-de-ohm-fisica-enem/

Questão 3

(PUC) A figura mostra o valor da tensão nos terminais de um gerador real em função da corrente por ele fornecida. A resistência internado gerador é de:

a) 0,5 Ω

b) 1,0 Ω

c) 2,0 Ω

d) 4,0 Ω

e) 6,0 Ω

Questão 4

(FATEC) Uma pilha elétrica tem força eletromotriz ε = 6,0 V e resistência internar = 0,20 Ω. Assim:

a) A corrente de curto circuito é i_cc = 1,2 A.

b) Em circuito aberto, a tensão entre os terminais é U = 2,0V.

c) Se a corrente for i = 10 A, a tensão entre os terminais é U = 2,0V.

d)Se a tensão entre os terminais U = 5,0V, a corrente é i = 25 A.

e)n.d.a

Questão 5

A força eletromotriz de uma bateria é:

a) A força elétrica que acelera os elétrons.

b) Igual à tensão elétrica entre os terminais da bateria quando a eles está ligado um resistor de resistência nula.

c) A força dos motores ligados à bateria.

d) Igual ao produto da resistência interna pela intensidade da corrente.

e) Igual à tensão elétrica entre os terminais da bateria quando eles estão em aberto.