Engenharia civil

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. Laboratório de Eletricidade

S,J.Troise

Exp. 4 4.1

Estudo dos bipolos geradores Fundamentos.

Os bipolos geradores são dispositivos cujo objetivo é elevar o potencial elétrico e assim produzir diferença de potencial a qual, por sua vez, produz corrente elétrica. Esta elevação de potencial corresponde a um aumento de energia o que significa que para que o bipolo gerador funcione se faznecessária uma fonte de energia, a qual é utilizada na realização do trabalho sobre as cargas elétricas que se movem. Esta fonte de energia adicional depende do tipo de gerador. Nas pilhas convencionais a energia prove de uma reação química irreversível, o que significa que, gradativamente, os componentes químicos vão sendo consumidos, o que corresponde ao desgaste da pilha. Nas baterias a reaçãoquímica é reversível, isto é, a bateria pode ser recarregada através da reversão da reação química. Existem também geradores eletromagnéticos nos quais a energia elétrica adicional é obtida pela conversão de energia mecânica em energia elétrica através de processo magnético. Isto é o que ocorre nas grandes usinas geradoras utilizadas pelas companhias de eletricidade. Os geradores de energiaquímica fornecem corrente contínua e são representadas pelo símbolo:

Figura 4-1 Os geradores eletromecânicos fornecem corrente alternada e são representados pelo símbolo:

Figura 4-2 É possível também se ter fontes de potencial elétrico pela conversão de corrente alternada em corrente contínua. Este processo, chamado retificação, exige um circuito elétrico, dotado de vários componentes eletrônicos,os quais não estudaremos neste texto. A vantagem desse procedimento é a obtenção de fontes de tensão variável, como é o caso das fontes utilizadas na maioria da experiência de laboratório. Essas fontes são representadas pelo símbolo:

Figura 4-3

4.2

A resistência interna do gerador

Os geradores não são ideais, ou seja, eles mesmos oferecem resistência à passagem da corrente elétrica.Por esta razão os geradores de corrente contínua devem ser representados pelo símbolo ao lado, onde R I representa a "resistência interna do gerador". e E representa a tensão nominal da pilha ou seja, a tensão gerada pelo processo que ocorre no interior do gerador (e indicada pelo fabricante) que é chamada "força eletro motriz" (fem).

Figura 4-4 Observa-se que, quando o gerador está fornecendouma corrente I , a diferença de potencial V fornecida pelo gerador não é a tensão nominal E pois ocorre uma queda de potencial na resistência interna, ou seja a tensão oferecida pelo gerador é:
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. Laboratório de Eletricidade

S,J.Troise

V = E − R I .I

Equação 4-1

onde R I ⋅ I é a queda de tensão na resistência interna do gerador. A análise esta expressão mostra quea tensão fornecida pelo gerador só coincide com a tensão nominal do gerador quando a corrente é nula. Mais ainda, que a tensão fornecida pelo gerador diminui com o aumento da corrente fornecida. Se a resistência interna do gerador for significativamente elevada, a tensão poderá ser bem menor que sua tensão nominal. Analisando a expressão obtém-se dois pontos que permitem determinar o gráfico davariação da tensão com a corrente: 1- quando a corrente é nula obtém-se:

V=E
2- existe uma corrente máxima I CC que o gerador pode fornecer, que é chamada corrente de curto circuito. Ela é alcançada quando a tensão fornecida pela fonte é nula, ou seja:

V=0 0 = E − R I .I CC I CC = E RI

Equação 4-2

Figura 4-5 Obtemos então graficamente uma reta descendente que mostra a variação datensão fornecida pelo gerador em função da corrente. Existe uma situação prática na qual se pode observar facilmente o efeito da resistência interna de uma pilha. Quando esta está bastante usada, o que de fato ocorre com a mesma, é que, sua resistência interna está aumentada, e conseqüentemente, a própria pilha se opõe à passagem a corrente. Quando uma pilha é nova sua resistência interna é bastante...
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