voltar pagina inicial

Analise  de  Circuitos em Corrente Continua  
 Aula012: Gerador de Tensão Real

Bibliografia: 
Analise de Circuitos em Corrente Continua - Rômulo O. Albuquerque - Editora Érica
Analise e Simulação de Circuitos no Computador - MultSIM2001 - Rômulo O. Albuquerque - Editora Érica

1. Definição de Gerador de Tensão

Geradores são dispositivos que convertem algum tipo de energia em energia  elétrica. Um gerador de tensão é um bipolo que mantém a tensão nos seus terminais independente do valor  corrente( portanto independente da carga ).

2.Gerador de Tensão  Ideal

Em um gerador de tensão ideal não existem perdas, toda a energia não elétrica é convertida em energia elétrica ( na pratica não existem ).

Fig01: Gerador  ideal ( sem perdas )                    ( Inicio )

Não existem perdas pois o gerador não tem resistência interna,  como conseqüência alem de não ter perdas, a tensão nos terminais do gerador não depende  da corrente, desta forma a curva característica  é representada como na figura2. ( Inicio )

Fig02: Gerador de tensão ideal - circuito ( a ) - Curva característica ( b )             ( Inicio )

Em um gerador de tensão ideal a tensão nos seus terminais não depende da intensidade da corrente que o percorre.!!!

3.Gerador de Tensão  Real   ( Inicio )

Em um gerador de tensão real existem perdas, isto é, parte da energia usada para fazer o gerador  funcionar é perdida na forma de calor e parte é convertida em energia elétrica.

Em um gerador de tensão real a tensão nos seus terminais diminui quando a intensidade da corrente aumenta, isso devido ao fato do gerador  apresentar uma queda de tensão interna provocada pela resistência interna( R_i ).
A  representação de um gerador real agora considera uma resistência em serie com a tensão gerada internamente, essa  tensão é chamada  de força eletromotriz ( E ) e o seu valor depende da construção do gerador. A seguir na figura4a  um gerador de  FEM igual a 12V e resistência interna 2 Ohms é conectado a uma carga de 10 Ohms. A curva característica desse gerador é mostrada  na figura4b.

    Observe na figura4 que a tensão nos terminais do gerador diminui à medida que a corrente  aumenta. 
Para I=0 a tensão  nos terminais do gerador vale 12V, para I=1A ( RL=10 Ohms) U=10V, para  I=2A ( qual o valor de RL ?) U=8V e assim por diante. Eventualmente existirá um valor de RL para o qual a tensão  nos terminais do gerador será zero e a corrente será máxima.
Para facilitar os cálculos podemos obter uma equação que relaciona a tensão com a corrente no gerador, essa equação é chamada de equação característica  e é assim escrita:

U = E - R_i .I  que no caso do exemplo da figura3 fica sendo      IMPORTANTE !!

U = 12 - 2.I     a tabela  a seguir mostra alguns valores de U e I, inclusive os valores limites( máxima tensão e máxima corrente ),  e a figura4 mostra a curva característica completa. O valor de I que anula a tensão é chamado de corrente de curto circuito ( I_CC ) e no exemplo vale 6A. , e o valor da tensão em vazio ( aberto) é chamada de Força Eletromotriz (E).                                       ( Inicio )

U(V)   I(A)  12 0 10 1 8 2 6 3 4 4 2 5 0 6
Fig05: Curva característica  do gerador do exemplo ( E=12V e Ri=2 Ohms )

O valor de Icc pode ser calculado por : Icc = E/Ri , no exemplo Icc = 12/2 =6A.

4.Exercícios Resolvidos  ( Inicio )

4.1)  Uma bateria tem   FEM de 15V e resistência interna de 3 Ohms, calcular:

a) Máxima corrente ( corrente de curto circuito ) que pode fornecer e em que condições?

b) Valor da corrente fornecida pelo gerador e a tensão nos seus terminais se ele for ligado a uma resistência de 22 Ohms

c) Desenhar a curva característica dessa bateria.

R: 

a) A corrente de curto circuito podem ser calculada por Icc = E/Ri = 15V/3W =5A. Essa corrente é obtida se os pólos da bateria forem colocados em curto.

b) Se a bateria for conectada a uma resistência de 22W, tudo se passará como se a tensão de 15V estivesse aplicada em uma associação de duas resistências em serie, uma de 3W e outra de 22W,  resultando em uma equivalente de 25W.  Dessa forma a corrente no circuito será de  I = 15V/25W=0,6A=600mA.
A tensão nos terminais pode ser calculada de duas formas: Se considerarmos  o gerador a sua equação é U = 15 - 3.I =15 - 3.0,6 =13,2V

c) A curva característica é uma reta. cuja equação é : U =15 - 3.I. Para desenhar uma reta bastam dois pontos. 
Em geral esses pontos são: 
U=E=15V com I=0 ( gerador em vazio) e
U=0 com I=Icc=5A ( gerador com terminais em curto circuito)

4.2) Dada  a curva de um gerador determinar a Força Eletromotriz (FEM) , resistência interna(Ri) e a corrente de curto circuito (Icc).

R: 
Do gráfico obtemos dois pontos: 
Quando  I=0  lemos  no gráfico que   U=9V=E=FEM  e
quando    U=6V  do gráfico obtemos    I=1A
Usando a equação do gerador : U = E -Ri.I  e considerando as coordenadas do ponto Q (U=6V e I=1A) obtemos:     
6 = 9 - Ri.1 dai resolvemos e obtemos  o valor de Ri=3W.
A corrente de curto circuito pode ser obtida  por : Icc= E/Ri = 9V/3W. =3A

5.Experiência011 - Gerador de Tensão Real ( EWB5.12 e MultiSIM2001) ( Inicio )

5.1) Abra o arquivo ExpCC011RL3 e identifique o circuito da figura6.
Atenção, na figura6  Gerador é um gerador de tensão na forma de sub-circuito( dentro do retângulo existe um circuito ), e que tem uma determinada FEM e uma resistência interna. Se você der duplo clique  no ícone você verá o que tem dentro. Por enquanto não faça isso,  pois um dos objetivos da experiência  é determinar a FEM e a resistência interna do circuito dentro do retângulo.

	U(V) I(A)
Fig06: Gerador de tensão conectado a uma carga de 3 Ohms  RL=6 Ohms)

5.2) Ative o circuito, anotando o valor da tensão e da corrente na tabela ao lado do circuito.
5.3) Abra o arquivo ExpCC011RL6 e identifique o circuito da figura7. E repita 5.2.

	U(V) I(A)
Fig07: Gerador de tensão conectado a uma carga de 3 Ohms ( RL=3 Ohms)

5.4) Abra o arquivo ExpCC011zero e identifique o circuito da figura8. E repita 5.3.

	U(V) I(A)
Fig08: Gerador de tensão conectado a uma carga nula ( RL=0)

5.5)Abra o arquivo ExpCC011infinito  e identifique o circuito da figura9. E repita 5.4.

	U(V) I(A)
Fig09: Gerador de tensão conectado a uma carga infinita ( RL=infinito)

5.6) Com os dados obtidos  nas tabelas, levante o gráfico de UxI. ( usar papel milimetrado)

( Inicio )

voltar pagina inicial

Fim da página