Resumo de Eletricidade: Geradores e Receptores

Palavras-chave

O que define um gerador elétrico e qual a sua função em um circuito?
Como um receptor é caracterizado e qual o papel desempenhado por ele?
De que forma a força eletromotriz (f.e.m.) se diferencia da diferença de potencial (d.d.p.)?
Qual a influência da resistência interna na performance de geradores e receptores?
Como calcular a potência útil e a potência dissípada em receptores e geradores?
De que maneira se dá a corrente em um circuito contendo gerador real e receptor?

Entendimento de circuitos elétricos envolvendo geradores e receptores.
A relação entre f.e.m., d.d.p., e resistência interna.
Aplicação da Lei de Ohm e das equações de geradores e receptores na resolução de problemas práticos.
Identificação e cálculo de grandezas associadas ao rendimento de dispositivos elétricos.

Equação do Gerador: ( E = \mathcal{E} - r \cdot i )
- Onde ( E ) é a diferença de potencial nos terminais do gerador, ( \mathcal{E} ) é a força eletromotriz, ( r ) é a resistência interna e ( i ) é a corrente elétrica.
Equação do Receptor: ( U = \mathcal{E} + r \cdot i )
- Onde ( U ) é a diferença de potencial nos terminais do receptor, ( \mathcal{E} ) é a força contraeletromotriz, ( r ) é a resistência interna e ( i ) é a corrente elétrica.
Lei de Ohm: ( V = R \cdot I )
- Onde ( V ) é a tensão, ( R ) é a resistência e ( I ) é a corrente.
Potência Útil: ( P_u = E \cdot i )
Potência Dissipada (Pd): ( P_d = r \cdot i^2 )

Geradores elétricos: Dispositivos que convertem energia mecânica, química, solar, entre outras, em energia elétrica. O exemplo clássico de um gerador elétrico é a bateria.
- Força eletromotriz (f.e.m.): Energia fornecida pelo gerador para movimentar uma carga unitária ao longo do circuito. Não é uma força real, mas sim uma diferença de potencial.
- Resistência interna: Todo gerador tem uma resistência interna que causa perda de energia sob a forma de calor. Quanto maior a resistência interna, menor a diferença de potencial nos terminais quando o circuito está fechado.
Receptores elétricos: Componentes que consomem energia elétrica para realizar trabalho, como um motor elétrico ou uma lâmpada incandescente.
- Força contraeletromotriz (f.c.e.m.): É a tensão oposta que o receptor oferece à corrente, representando a energia consumida para realizar trabalho.
Diferença de potencial (d.d.p.): Representa a energia que o gerador transfere para a carga por unidade de carga. Em um gerador, a d.d.p. é menor que a f.e.m. por conta da resistência interna.
Rendimento: Indica a eficiência de um gerador ou receptor. É a razão entre a potência útil e a potência total.

Equação do Gerador: Mostra a relação entre a f.e.m. de um gerador, a resistência interna e a corrente que flui pelo circuito.
Equação do Receptor: Semelhante à do gerador, mas adiciona a resistência interna ao invés de subtrair, pois é um consumidor de energia.
Lei de Ohm: Fundamental para entender como tensão, corrente e resistência estão interconectadas em um circuito elétrico.

Funcionamento dos Geradores:
- Um gerador mantém uma f.e.m. que induz a corrente elétrica no circuito. A f.e.m. é originada por processos físicos internos ao gerador.
- A equação do gerador (( E = \mathcal{E} - r \cdot i )) é utilizada para calcular a tensão nos terminais do gerador.
Comportamento dos Receptores:
- Receptores usam a energia elétrica fornecida pelo gerador para funcionar.
- A equação do receptor (( U = \mathcal{E} + r \cdot i )) considera a f.c.e.m. que age contra a corrente fornecida pelo gerador.
Circuitos com Geradores e Receptores:
- Em um circuito com ambos, deve-se considerar a soma da f.e.m. e da f.c.e.m., além das resistências internas e externas, para determinar a corrente total.

Cálculo de Tensão num Gerador:
- Dado um gerador com f.e.m. de 12V e resistência interna de 1Ω, e uma corrente de 2A circulando pelo circuito, a tensão no gerador será ( E = \mathcal{E} - r \cdot i = 12V - 1Ω \cdot 2A = 10V ).
Determinação da Corrente num Circuito com um Receptor:
- Se tivermos um motor com f.c.e.m. de 6V e resistência interna de 2Ω, ligado a uma tensão de 12V, a corrente no motor é encontrada pela equação ( U = \mathcal{E} + r \cdot i ), sendo ( i = \frac{U - \mathcal{E}}{r} = \frac{12V - 6V}{2Ω} = 3A ).
Exame de Rendimento:
- Podemos calcular o rendimento de um gerador pela relação entre a potência útil e a potência total. Se um gerador fornece uma potência útil de 80W e consome 100W, seu rendimento é de 80%.

Geradores elétricos são fundamentais em circuitos, convertendo diversas formas de energia em elétrica e mantendo a corrente através da f.e.m..
Receptores elétricos transformam a energia elétrica recebida em outras formas de energia, como trabalho mecânico ou calor, sofrendo influência da f.c.e.m..
A compreensão da diferença de potencial (d.d.p.) e da força eletromotriz (f.e.m.) é crucial para análise de circuitos com geradores e receptores.
A resistência interna reduz a eficiência tanto de geradores quanto de receptores, sendo um fator importante no cálculo da energia efetivamente disponível no circuito.
As equações do gerador e do receptor são instrumentos essenciais para resolver problemas de circuitos e encontrar grandezas como tensão nos terminais e corrente.
Lei de Ohm e cálculos de potência útil e dissipada (Pd) ajudam a entender a performance de dispositivos elétricos e seu rendimento.

A f.e.m. e a d.d.p. são diferentes: a primeira é a capacidade máxima do gerador de fornecer energia, enquanto a segunda é a energia fornecida efetivamente.
Resistências internas, tanto de geradores quanto de receptores, são fundamentais para determinar a tensão nos terminais e a potência dissipada.
O rendimento de um gerador ou receptor é uma medida de sua eficiência, indicando a porcentagem da potência consumida que é convertida em trabalho útil.
Resolver problemas envolvendo geradores reais e receptores exige a aplicação das equações do gerador e do receptor, além do entendimento da Lei de Ohm.
Identificar geradores e receptores em um circuito é a primeira etapa para analisar ou projetar sistemas elétricos eficientes e funcionais.