Geradores elétricos são dispositivos feitos para gerar energia elétria a partir da conversão de outras fontes de energia. É o que acontece, por exemplo, com uma pilha, que transforma uma energia química em corrente elétrica.
Entre as fórmulas mais importantes sobre geradores, temos a equação da corrente elétrica:
U = E – r . i
- U: tensão, medida em volts (V)
- E: força eletromotriz, medida em volts (V)
- e: resistência interna do gerador, medida em ohms (Ω)
- i: corrente elétrica, medida em ampères (A)
Já os circuitos elétricos nada mais são do que a ligação entre dispositivos feita com auxílio de um fio condutor, isto é, que permite a passagem de corrente elétrica. Esses dispositivos podem envolver os próprios geradores, além de resistores, receptores, capacitores e instrumentos de medida, como amperímetros, voltímetros e ohmímetros.
Quando falamos especificamente de circuitos elétricos simples, nos referimos àqueles que têm apenas um caminho para a corrente elétrica.
Além disso, os circuitos elétricos também podem ser mistos, ou seja, possuir ligações em série e em paralelo no mesmo dispositivo.
Para as questões de circuitos elétricos simples vamos utilizar a fórmula a seguir que permite determinar a corrente que sai do gerador.
E = (R + r) . i
Exercícios sobre Geradores Elétricos e Circuitos Elétricos Simples
QUESTÃO 1
(CFTMG) Observe o gráfico característico de um gerador.
Se uma lâmpada de resistência 3,5 Ω for ligada em série com esse gerador, a corrente elétrica na lâmpada, em amperes, será
a) 2,5.
b) 3,0
c) 7,5
d) 10
RESOLUÇÃO:
Quando temos um gráfico desse, devemos lembrar da equação: U = E – r . i. Note que, sempre, o valor que estiver indicado no eixo da tensão (U) será igual à força eletromotriz (E). Ou seja, E = 10 V.
Já para descobrir a resistência interna, podemos pegar qualquer ponto da reta do gráfico e substituí-lo na fórmula. Vamos escolher o ponto em que a ddp vale 9 V e a corrente vale 2 A:
U = E – r . i
9 = 10 – r . 2
r = 0,5 Ω
Isso significa que o circuito elétrico que temos nessa questão conta com um gerador de 0,5 Ω de resistência interna, uma força eletromotriz de 10 V, que serão ligados a uma lâmpada de 3,5 Ω de resistência.
Rabiscando para facilitar a compreensão:
Entenda que a mesma corrente que passa pelo circuito da esquerda passará pelo da direita, da lâmpada, pois é como se os resistores estivessem em série. Ou seja, precisamos somá-los. Então, seria o mesmo que se tivéssemos:
Dessa forma, basta aplicar a fórmula: U = R . i
Nesse caso, como vimos:
E = R . i
10 = 4 . i
i = 2,5 A
RESPOSTA: A
QUESTÃO 2
Para investigar o desempenho de uma bateria B, foi montado o circuito abaixo, em que V e A representam, respectivamente, um voltímetro e um amperímetro ideais. A resistência R é variável e os fios de ligação têm resistências desprezíveis.
As indicações do voltímetro e do amperímetro são:
Nessas condições podemos dizer que
( ) a força eletromotriz da bateria é igual a 3,00 V.
( ) a resistência interna da bateria é igual a 1,50 Ω.
( ) para a corrente de 1,00 A, a potência dissipada na resistência R é igual a 3,00 W.
( ) quando a diferença de potencial sobre R for igual a 2,25 V, a quantidade de carga que a atravessa em 10 s é igual a 22,5 C.
RESOLUÇÃO:
Vamos olhar a tabela. O primeiro dado que temos nos mostra que quando uma ddp de 3 V é ligada no voltímetro a corrente que passa no amperímetro vale zero. Se a corrente ali é zero, significa que o voltímetro está lendo a força eletromotriz (E).
Repare que, pelo que o enunciado nos traz, há uma resistência interna (r) no circuito que não aparece no desenho. Seria assim:
Sabemos disso porque podemos concluir que o voltímetro foi ligado diretamente na pilha. Quando isso acontece, não há corrente na pilha e o voltímetro acaba lendo a força eletromotriz do gerador.
Assim, chegamos a um primeiro dado que nos interessa: E = 3 V.
Em seguida, vamos pegar outro dado qualquer. Vamos para a terceira linha: por ali vemos que o voltímetro lê uma ddp de 1,5 V quando o amperímetro lê 1 A.
Já sabemos que a força eletromotriz vale 3 V, temos uma resistência R que não conhecemos, uma corrente que passa por ela e vale 1 A e que o voltímetro lê 1,5 V. Quando isso acontece, podemos aplicar esse 1,5 V tanto na direita quanto na esquerda, pois ele está lendo a ddp dos dois lados
A partir disso, vamos testar a segunda afirmação que a questão nos traz. Para descobrir a resistência interna basta:
U = E – r . i
1,5 = 3 . r . 1
r = 1,5 Ω
Vamos para a terceira afirmação. Para calcular a potência dissipada da potência R, podemos utilizar:
P = U . i
P = 1,5 . 1
P = 1,5 W
Agora a última. Para esta frase, atente-se que temos que usar os dados da segunda linha da tabela, pois é quando a ddp vale 2,25 V. Ou seja, não precisamos fazer nenhum cálculo para descobrir, pois está ali: i = 0,5 A.
Vamos lembrar de outra fórmula para calcular a corrente e que utiliza os dados que essa afirmação nos traz:
Q = 5 C
RESPOSTA: V – V – F – F
Para aprender mais
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Espero que você tenha entendido um pouco melhor sobre geradores elétricos e circuitos elétricos simples. E se quiser ajuda para melhorar seu nível de Física em outras matérias, entre em contato comigo e escolha o curso de Física mais adequado para você!
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