Todos os equipamentos elétricos, como lâmpadas, aquecedores, computador, geladeira, televisão, entre outros, necessitam de uma fonte de energia para o seu funcionamento. Essa fonte de energia é chamada de gerador elétrico.
Em um gerador elétrico, uma forma qualquer de energia, menos a elétrica, é transformada, em parte, em energia elétrica e o restante é dissipada, conforme mostra o esquema.
Conforme o tipo de energia não elétrica a ser transformada em elétrica,podemos classificar os geradores em:
• mecânicos (usinas hidrelétricas)
• térmicos (usinas térmicas)
• nucleares (usinas nucleares)
• químicos (pilhas e baterias)
• fotovoltaicos (bateria solar)
• eólicos (energia dos ventos)
FORÇA ELETROMOTRIZ E RESISTÊNCIA INTERNA r.
A força Eletromotriz de um gerador é a ddp medida em seus terminais quando ele não está sendo percorrida por uma corrente elétrica. Por essa razão, também pode ser chamada de tensão em vazio. Sua unidade no S.I, é o Volt (V). Quando um gerador elétrico, como uma pilha comum, é colocado em funcionamento, os portadores de carga elétrica, ao atravessarem a pilha, ganham energia potencial elétrica. A quantidade de energia potencial elétrica total por unidade de carga elétrica que uma pilha (gerador) consegue produzir é denominada força eletromotriz (ε) do gerador:
No Sistema Internacional, a unidade da força eletromotriz (fem) é joule/coulomb = volt (V).
Quando um gerador está ligado num circuito, as cargas elétricas que o atravessam deslocam-se para o polo (terminal) onde chegarão com maior energia elétrica do que possuíam no polo (terminal) de entrada. Acontece que, durante essa travessia, as cargas “chocam-se” com partículas existentes no gerador, perdendo parte dessa energia sob a forma de calor, por efeito Joule, como num resistor. A essa resistência à passagem das cargas pelo gerador damos o nome de “resistência interna (r)” do gerador. Na figura seguinte, temos a representação esquemática de um gerador elétrico de força eletromotriz ε e resistência interna r, quando em funcionamento, ou seja, percorrido por uma corrente elétrica i.
Observe que (+) e (–) representam os polos positivo e negativo do gerador e que, internamente ao gerador, a corrente elétrica e vai do polo negativo para o polo positivo.
EQUAÇÃO DE UM GERADOR
Na figura anterior, está subentendido que um bipolo elétrico qualquer está ligado aos terminais A e B do gerador, pois há uma corrente elétrica estabelecida no circuito. Na figura seguinte, temos o esquema completo do circuito, supondo que o bipolo seja representado por um resistor.
Observe que, externamente ao gerador, a corrente elétrica vai do polo positivo para o polo negativo. Em termos de energia, a energia elétrica útil que o gerador consegue fornecer para o circuito constituído pelo bipolo ao qual ele é ligado é dada pela diferença entre a energia elétrica total e a energia dissipada,
ou seja:
Lembrando que a potência representa a quantidade de energia por unidade de tempo
CURVA CARACTERÍSTICA DE UM GERADOR
Observe no gráfico que:
- o ponto A, no qual U =ε, corresponde ao gerador em circuito aberto, ou seja, i = 0;
- o ponto B, no qual U = 0, corresponde ao gerador em curto-circuito, ou seja, os polos do gerador são ligados externamente por um fio sem resistência, conforme mostra a figura
- A intensidade de corrente elétrica de curto-circuito é dada por:
em que 0<ƞ< 1 Em porcentagem, fica: ƞ% = ƞ. 100%.
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