Livro Teórico Vol 1 - Física-142-144

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Física
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Essa equação representa um gerador real. Para 
um gerador ideal, não ocorre dissipação interna de 
energia e, portanto, r = 0. Para o gerador ideal, a 
d.d.p. e a f.e.m. são iguais (U = �).
4. Potência no gerador elétrico
Vimos que a potência elétrica em um circuito é dada pela 
expressão . Assim, a potência de um gerador elétrico é obtida 
multiplicando-se a d.d.p. do gerador pela corrente elétrica no 
gerador:
U = � – ri ä Ui = ei – ri2
U = � – ri é Ui = �i – ri2
1) Potência Útil: é a potência de fato utilizada pelo circui-
to, fornecida pelo gerador após a perda.
Pu = Ui
2) Potência Total: o valor �i corresponde à potência to-
tal Pt do gerador. Também é conhecida como potência 
ideal, pois seria o valor fornecido ao circuito se não 
houvesse dissipação.
Pt = �i
3) Potência dissipada:  O valor ri² é a perda de energia 
elétrica que ocorre pela existência de uma resistência 
interna e, dessa forma, não pode ser utilizada pelo cir-
cuito externo:
Pd = ri
2
O rendimento do gerador é a relação entre a potência 
útil e a potência total. Quanto maior for a potência dissipada 
pelo gerador, menor será a potência útil e, por consequência, 
menor será o rendimento dele. O rendimento é representado 
pela letra grega ƞ(eta).
Assim, essa razão é expressa da seguinte forma:
5. Lei de Pouillet
Considere o esquema do circuito a seguir, em que temos 
um gerador real entre os potenciais A e B e um resistor R, que 
pode ser uma lâmpada, por exemplo. 
- +
B A
r ε
R
B A
i
i
O físico francês Claude Pouillet (1790-1868) deduziu 
teoricamente que a d.d.p. entre os polos do gerador é a mes-
ma que nos terminais do resistor. 
Portanto:
UAB = ε – ri e UAB = Ri
Igualando as equações, segue que:
ε – ri = Ri
Assim, o valor de � é dado por:
ε = (R + r) · i é i = ε
R + r
Essa expressão ficou conhecida como Lei de Pouillet e 
funciona para circuitos simples, ou seja, ligações que não têm 
equipamentos ou resistores em paralelo.
VOLUME 1 | Ciências da natureza e suas tecnologias
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Descobrindo Agora
Você já imaginou que, durante o checklist das coisas mais 
importantes em um hospital, os geradores de energia seriam 
“carro chefe”? É comum, em determinados períodos do ano, 
o nosso país ser castigado pelas mudanças climáticas e aco-
metido por intensas chuvas. Em casa, alguns minutos ou até 
horas sem energia elétrica pode ser uma terrível tarefa em um 
mundo em que somos tão dependentes da energia elétrica 
em nossos celulares, aparelhos de internet, televisões, entre 
outros.
No entanto, em um hospital, um curto tempo sem energia 
pode custar a vida de muitos pacientes. Nas UTIs, são inúme-
ros os aparelhos que precisam de constate alimentação elétri-
ca: climatização de medicamentos, aparelhos de hemodiálise e 
respiração, desfibriladores, banco de sangue etc. 
Assim, de acordo com a ANVISA, os hospitais devem manter 
em perfeitas condições os aparelhos geradores e com os devi-
dos cuidados para instalação: 
– A soma da potência dos equipamentos utilizados não pode 
exceder a capacidade do grupo gerador;
– Treinamento da equipe responsável para realizar a atividade 
de ativação;
– Todos os profissionais que manuseiam os geradores devem 
estar em conformidade com a regras vigentes, usando os EPIs - 
capacete, protetor auricular, óculos, luvas e botas de proteção.
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HABILIDADE 5
Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso 
cotidiano.
Nessa aula, o aluno empregará a Habilidade 5 na mon-
tagem de circuitos com geradores, desde a utilização 
de um gerador ideal até um gerador real, aprendendo 
a identificar suas diferenças e implicações.
HABILIDADE 6
Relacionar informações para compreender manuais de 
instalação ou utilização de aparelhos, ou sistemas tec-
nológicos de uso comum.
Faz-se necessária a interpretação correta de manuais 
de instalação de aparelhos elétricos. Além disso, o alu-
no deve saber reconhecer a força eletromotriz forneci-
da e a resistência interna do gerador. 
1. (Enem) Em algumas residências, cercas eletrificadas 
são utilizadas com o objetivo de afastar possíveis invaso-
res. Uma cerca eletrificada funciona com uma diferença 
de potencial elétrico de aproximadamente 10.000 V. Para 
que não seja letal, a corrente que pode ser transmitida 
através de uma pessoa não deve ser maior do que 0,01 
A. Já a resistência elétrica corporal entre as mãos e os pés 
de uma pessoa é da ordem de 1.000Ω.
Para que a corrente não seja letal a uma pessoa que toca 
a cerca eletrificada, o gerador de tensão deve possuir uma 
resistência interna que, em relação à do corpo humano, é 
a) praticamente nula. 
b) aproximadamente igual. 
c) milhares de vezes maior. 
d) da ordem de 10 vezes maior. 
e) da ordem de 10 vezes menor. 
Campos e Habilidades do ENEM
Física
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COMENTÁRIO
Sendo r o valor da resistência interna do gerador, 
pela 1ª Lei de Ohm, temos que:
V = (r + R)i
10000 = (r + 1000)0,01
r = 999 000 Ω ≈ 106 Ω
Em relação à do corpo humano:
r
R
 = 10
6
103
 = 103
Ou seja, o valor da resistência deve ser cerca de 
1000 vezes maior. 
RESPOSTA: ALTERNATIVA C
6. Corrente de curto-
circuito em um gerador
Ocorre quando um condutor de resistência elétrica des-
prezível é ligado entre os terminais de um gerador elétrico. A 
figura a seguir ilustra essa ligação.
icc
B Ar ε it
i+-
Em curto-circuito, a potência elétrica total será totalmen-
te dissipada na resistência interna, causando superaqueci-
mento e danos ao gerador.
A tensão entre os terminais do gerador em curto torna-se nula, 
ou seja, UAB = 0. A corrente elétrica no circuito é denominada cor-
rente de curto-circuito icc. Com a equação do gerador que deduzi-
mos, podemos obter essa corrente icc
UAB = ε – ri
Fazendo UAB = 0, e i = icc , obtém-se:
icc = ε
 r
7. Curva característica 
de um gerador
A equação do gerador é uma função do 1º grau, quando 
se considerada as variáveis ε e i, ou seja, teremos uma ε(i). O 
gráfico que apresenta a curva característica está desenhado 
a seguir:
U
E
U
0 i icc i
Pt
Um detalhe importante é que a área destacada é 
numericamente igual à potência útil fornecida pelo ge-
rador. Além disso, a curva é uma reta de coeficiente angu-
lar -r, por isso é uma função decrescente, que nos apresenta 
também informações sobre sua inclinação. Essa função corta 
o eixo das ordenadas (i = 0) quando o gerador está em curto 
aberto (U = ε). Por outro lado, a reta encontra o eixo das 
abscissas (U = 0) quando o gerador está em curto-circuito.:
8. Associação de geradores 
Da mesma forma que os resistores são associados em 
busca de uma resistência equivalente, os geradores também 
podem ser conectados para obter um valor desejado, a exem-
plo das pilhas em um controle de televisão. As mesmas duas 
associações estudadas para os resistores são aplicadas aos 
geradores:
8.1. Associação em série 
A associação em série permite combinar as tensões dos 
geradores conectados, pois aumenta a diferença de potencial 
entre os extremos da associação de geradores. Para fazer a 
ligação em série, o terminal positivo de um gerador é co-
nectado no terminal negativo do outro gerador. Esse tipo de 
ligação é comum em lanternas, rádios e diversos aparelhos 
alimentados por pilhas.