Home Física III (nivel medio-sup) Resumo e exercícios sobre geradores e receptores
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Sex, 06 de Agosto de 2010 22:28

GERADORES E RECEPTORES

I) RESUMO DAS PRINCIPAIS FÓRMULAS DE GERADORES E RECEPTORES

1) GERADORES - São dispositivos que convertem outras formas de energia em energia elétrica.

Exemplos de geradores: pilhas em geral, baterias em geral, dínamos das usinas hidrelétricas,....

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a) Equações

Descrição Equações
Equação do gerador U = ξ - r . i
Potência gerada Pg = ξ . i
Potência útil Pu = U . i
Potência dissipada Pd = r . i 2
Rendimento η = U/ξ
Potência útil máxima Pu,máx = ξ2/4r
Corrente de curto-circuito icc = ξ/r
.
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b) Grandezas:
.
ξ = força eletromotriz U = diferença de potencial
.
r = resistência intena i = intensidade de corrente elétrica
.
P = potência elétrica η = rendimento
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2) RECEPTORES:

São aparelho que convertem energia elétrica em outras forms de energia.

Como exemplos de receptores temos os motores elétricos: rádios, apare-

lhos de TV, ventiladores,....

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a) Equações:

Descrições Equações
Equação do receptor U = ξ + r . i
Potência útil Pu = ξ . i
Potência total Ptotal = U . i
Potência dissipada Pd = r . i 2
Rendimento η = ξ/U

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b) Grandezas:

U = difernça de potencial ξ = força contra-eletromotriz
.
i = intensidade de corrente r = resistência interna
.
η = rendimento
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II) EXERCÍCIOS DE REVISÃO E COMPLEMENTO

 

1) Um gerador de força eletromotriz (fem) 100V e resistência interna 4Ω é atravessado por uma corrente de 2A. Calcule:

a) a ddp do gerador;

b) as potencias gerada, fornecida e dissipada;

c) o rendimento

 

1.1) O gráfico abaixo obedece a equação de um gerador, liagado a um circuito, que apresenta reisstência interna r e força eletromotriz ξ.  Determine:

a) a ddp do gerador para i = 12A;

b) as potencias gerada, fornecida e dissipada quando i = 10A;

c) o rendimento  para i =15A

d) o rendimento para i = 4A

e) a reisstência interna;

f) a força eletromotriz;

g) a corrente de curto-circuito

 

2) Quando um gerador é ligado em um circuito de 60V ele é percorrido por uma corrente de 3A e quando é ligado a um circuito de 40V, é percorrido por 5A. Calcule:

a) a força eletromotriz;

b) a resistência interna;

c) o rendimento quando atravessado por uma corrente de 3A

d) as potências gerada, útil e dissipada quando percorrido por uma corrente de 3A

e) a ddp quando por ele passa uma corrente de 6A;

f) a corrente quando a ddp nos seus terminais é 70V;

g) a corrente de curto-circuito

 

2.1) Temos abaixo os gráficos de dois bipólos ligados em uma rede elétrica, mostrando como a diferença de potencial nos seus terminis varia com a corrente elétrica. A cerca deles são feitas as seguintes afirmações:

I) O bipólo A é um gerador e o B um receptor;

II) o bipólo A é um resistor e o B um gerador;

III) o bipólo A é um receptor e o B um resistor;

IV) o bipólo A é um gerador e B um resistor

Está correta:

a) I

b) II

c) III

d) IV

e) nenhuma

 

2.2) Na questão anterior (2.1) para o bipólo que é um gerador, determin:e

a) a força eletromotriz;

b) a resistência elétrica interna;

c) o rendimento quando por ele passar uma corrente de 2A;

d) as potências elétricas gerada, fornecida e dissipada internamente quando atravessado p/uma corrente de 3A.

 

2.3) Na questão 2.1 para o bipólo que é um resistor, determine:

a) a resistência elétrica;

b) a ddp quando ele for atravessado por uma corrente de 5A;

c) a corrente que atravessa ele quando nos seus terminais haver uma ddp de 15V

 

3) O terminais de um gerador de fem 88V e resistência interna 2Ω é ligado a dois resistores de 30Ω e 60Ω, associados em paralelos. Determine:

a) o desenho que representa esta situação

b) a corrente do circuito;

c) a ddp do gerador;

d) as potêmcias gerada, útil e dissipada pelo gerador;

e) o rendimento do gerador;

f) as potência dissipada pelo resistor de 60Ω;

g) a energia elétrica gasta pelo resistor de 30Ω, em kwh, durante 4h.

 

3.1) Um circuito elétrico é composto por um gerador de fem 80 V e resistência interna 2Ω associado a quatro resistores e um capacitor de capacidade 30μF carregado como é mostrado abaixo.

Determine:

a) as potências elétricas  gerada, fornecida e dissipada pelo gerador quando

usa a corrente real;

b) o rendimento do gerador;

c) a corrente  real que passa pelo resistor de 8Ω;

d) a ddp real nos terminais do gerador;

e) a corrente de curto-circuito do gerador;

f) a energia elétrica gasta pelo resistor de 8Ω, em kwh, durante 150 minutos.

g) a ddp do capacitor;

h) a energia potencial elétrica armazenada no capacitor;

i) a carga elétrica do capacitor;

j) a ddp nos terminais do resistor de 8 Ohm medida por um voltímetro composto

por um galvanômetro que tem uma resistência  de fundo de escala de 4 Ohm e

uma resistência elétrica de 1000 ohm associada a ela em série.

 

4) Os terminais de uma associação que contém um resistor de 8Ω com outros dois de 3Ω e 6Ω associados em paralelo, são ligados a um gerador de força eletromotriz 98V e resistência interna de 2Ω. calcule:

a) o desenho que representa esta situação

b) a corrente do circuito;

c) a ddp do gerador;

d) as potêmcias gerada, útil e dissipada pelo gerador;

e) o rendimento do gerador;

f) as potência dissipada pelo resistor de 6Ω;

g) a energia elétrica gasta pelo resistor de 3Ω, em kwh, durante 8h.

 

5) Por um receptor de força contra-eletromotriz 120V e resistência interna 4Ω, passa uma corrente elétrica de 10A.  Calcule:

a) a ddp do receptor;

b) as potências total, útil e dissipada por ele;

c) o rendimento

 

5.1) O gráfico abaixo representa  um receptor de resistência interna r e força contra-eletromotriz ξ' ligado em um circuito.

Determine:

a) a reistência interna;

b) a força contraeletromotriz;

c) o rendimento quando i = 10A;

d) o rendimento quando i = 12A;

e) as potência totall, útil e dissipada para i = 4A

 

6) Os terminais de uma assiciação em paralelo de dois resistores de resistências elétricas 10Ω e 40Ω, que estão dentro de um recipiente iisolado termicamente contendo 2 litros de água inicialmente a 16,76ºC, estão ligados a uma bateria considerada ideal de força eletromotriz 72V. Sendo o calor específico da água igual a 4. 103 J/kg.ºC e densidade 1000 kg/m3 e considerando que toda enegia elétrica convertida em energia térmica nos resistores seja absorvida pela água, calcule a sua temperatura  logo após 40 segundos. (resposta: 20ºC)

 

7) Um resistor Ohmico de resistência elétrica 30Ω tem seus terminais ligados a um gerador cuja equação é U(i) = 200 - 10i com as unidade no S.I, durante 50 segundos. O conjunto forma um circuito fechado simples. Calcule:

a) a ddp deste resistor;

b) a potência elétrica dissipada pelo resistor;

c) a corrente de curto-circuito do gerador;

d) o rendimento deste gerador

e) a potência gerada pelo gerador

f) a potência útil do gerador

g) a potência dissipada internamente pelo gerador

h) a energia elétrica transformada em energia térmica pelo resistor durante os 50 segundos;

 

8.1) O gráfico abaixo mostra como varia  a potência elétrica em função da corrente quando um gerador está mantendo uma ddp entre os seus terminais e fornecendo potência aos elementos externos de uma rede elétrica.

determine:

a) a força eletromotriz e a resistência interna desse gerador;

b) a corrente de curto circuito;

c) a potência fornecida máxima;

d) a potência elétrica fornecida quando ele estiver sendo atravessado por uma corrente de 2,5A.

 

8.2) Admita que no circuito da questão anterior (questão 8.1) o elemento externo seja um resistor que permanece mergulhado em 4 litros de água e que de alguma forma toda energia térmica liberada do efeito Joule seja integralmente recebida pela água. Determine:

a) a resistência elétrica deste resistor que permanece submerso na água para que o gerador forneça a ele a potência elétrica máxima;

b) o tempo mínimo que este resistor deve ficar submerso na água, em horas, para que a temperatura da mesma (a água) aumente de 20ºC para 22ºC.

Considere cH2O= 4 . 103 j/kg.ºC , a denidade da água = 103 kg/m3 e 1 cal= 4 J

 

9) A um gerador ideal de fem 120V  é associado a ele vários resistores como mostra a figura abaixo.

Detemine:

a) a corrente real que passa pelo gerador;

b) a corrente do resistor de 6 Ohm medida por um amperímetro que usa um galvanômetro

como sensor cuja resistência elétrica é 3 Ohm e uma resistência shunt de 6 Ohm;

c) o rendimento  real do gerador;

d) as potências elétrica gerada, útil e dissipada internamente no gerado;

e) a ddp do gerador;

f) as correntes elétricas que passam em cada resistor;

g) as ddp dos terminais de cada resistor;

h) as potências elétricas dissipadas por cada resitor.

 

10)  No circuirto abaixo  temos um gerador de fem 330 V e resistência interna r = 10 ohm com os capacitores de capacidades C1 = 1,2 uF, C2 = 1,2 uF e C3 = 0,3 uF  associados como como mostra a figura, além de resistores de resistência R = 20 Ohm.

a) a corrente elétrica nos resistores;

b) a ddp dos resistores;

c) a potência elétrica dissipada pelos resistores;

d) a ddp do gerador;

e) as potências gerada, útil e dissipada pelo gerador;

f) o rendimento do gerador;

g) a carga elétrica de cada capacitor;

h) a ddp de cada capacitor;

i) a energia armazenada em cada capacitor.

 

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Nilson