Geradores FEG UNESP 2016

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UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA 
FILHO” 
Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá 
 
 
Relatório II 
 
“Geradores” 
 
 
 
Engenharia Civil – Turma 222 
 
Camila Federice -151321991 
Gabriela Araújo - 151323046 
Helena Ramos - 151323569 
Jaqueline Crepaldi - 151321957 
 
 
 
 
Laboratório de Física 5 
 
 
 
 
Guaratinguetá- SP 
11/04/2016 
Introdução 
 
Para que um circuito elétrico funcione, é preciso que seja fornecida 
energia potencial elétrica para as cargas que ficam livres dentro dos 
condutores que o integram. O elemento responsável para ceder essa energia 
potencial elétrica para as cargas denomina-se gerador elétrico. 
A função básica de um gerador elétrico é converter energia de outras 
formas em energia elétrica. 
Um circuito elétrico ativo pode ser dividido em duas partes distintas, uma 
chamada de gerador e outra de carga. Sendo um circuito operado em corrente 
contínua, o gerador corresponde a uma fonte de força eletromotriz com tensão 
ε associada em série com uma resistência R0, a resistência interna do gerador. 
A carga corresponde a um resistor com resistência R. Neste circuito, com 
corrente I nos terminais do gerador, a tensão de saída V é dada por: 
V =ε−R0I 
Associada ao circuito temos a potência total Pt= ε*I e a potência útil 
PU = V*I que são respectivamente a potência fornecida pelo gerador a a 
potência consumida pela carga. As equações podem ser escritas como: 
PT = ε^2/R+R0 
PU = ε^2R/ (R + R0)^2 
A eficiência do gerador é medida pela razão entre estas potências, ou 
seja, por: 
η = PU /PT. 
Quando a resistência da carga é igual à resistência característica do 
gerador (R = R0) metade da potência do gerador se encontra transferida a 
carga e a outra metade é dissipada no gerador. Esta é a condição em a 
potência útil e máxima que corresponde à máxima transferência de potência do 
gerador à carga. 
Um gerador é caracterizado por seus dois parâmetros, os valores da fem 
ε e da sua resistência R0. Estes valores podem ser obtidos a partir da medição 
da corrente e da tensão na saída. Um circuito pode ser composto por um 
gerador e uma carga RR de resistência variável em de um voltímetro e um 
amperímetro para as medições de tensão e da corrente. VV pode ser 
considerada a tensão medida pelo voltímetro, IA a corrente medida pelo 
amperímetro e RV a resistência interna do voltímetro e do amperímetro. 
Utilizando as regras de Kirchoff no circuito obtemos: 
I0 = IA +I*V 
VV = ε−R0I0 
Em que I0 é a corrente no gerador. Como IV = VV /RV obtemos: 
VV = εRV/RV+R0.IA –Rv R0/Rv+ R0.IA 
Usamos na medição elementos que satisfazem RA << RR << RV. Nesta 
condição IV << IA e portanto I0 ≃ IA, ou seja, a corrente na carga é 
aproximadamente igual à corrente no gerador. 
 
Objetivo 
O objetivo do experimento é encontrar a resistência interna Ro do 
gerador ϵ. 
 
Fórmulas utilizadas 
PT= ϵ * i ; para calcular a potência total 
PU = V*i = i²*R ; para calcular a potência útil 
Ƞ = PU/ PT ; para calcular a eficiência 
 
Dados 
N V (volts) i (miliampere) Pu (x10⁻³) Pt (x10⁻³) Ƞ R = V/I 
1 0,20 280 56,0 383,6 0,146 0,71 
2 0,56 235 132,0 321,9 0,410 2,39 
3 0,70 185 129,4 253,4 0,511 3,78 
4 0,80 130 104,0 178,1 0,584 6,15 
5 0,90 110 99,0 150,7 0,657 8,18 
6 1,0 90 90,0 123,3 0,730 11,11 
7 1,10 75 82,5 102,7 0,803 14,67 
8 1,10 65 71,5 89,1 0,802 16,92 
9 1,15 60 69,0 82,2 0,839 19,17 
10 1,20 52 62,4 71,2 0,876 23,08 
 
A partir dos valores de V e i pode-se plotar o gráfico cuja reta é dada 
pelo MMQ abaixo, e a partir dele encontrar os valores de ϵ e R0. Valores estes 
necessários para encontrar os valores das potencias útil e total. 
Calculo do MMQ para confecção do gráfico tensão V versus corrente i: 
 
∑ i = 1282 ∑ V= 8,71 
∑ i*V = 895,5 ∑ i² = 221.104 n = 10 
 
∑ V= ∑i * a + n *b 
∑ V*i = ∑ i² *a + ∑i * b 
 
1282*a + 10*b = 8,71 
221.104*a + 1282 *b = 895,5 
 
a = ( 8,71 – 10* b) / 1282 
a = - 3,892 * 10⁻³ 
b = 1,37 V 
 
Conclusão 
 Nesta experiência foram obtidos dados necessários para a construção 
de curvas características de um gerador. A partir delas, pode-se determinar o 
valor real da força eletromotriz ϵ, uma vez que o valor indicado no aparelho não 
é muito confiável. Obteve-se também o valor da resistência interna do conjunto, 
Ro. 
 Esses dados estão no gráfico tensão versus corrente, que como 
sabemos, ϵ é o valor de V quando a corrente é nula, ou seja, pelo gráfico 
podemos afirmar que ϵ é igual a b, portanto ϵ = 1,37 V. E quando a voltagem é 
nula, temos que i= ϵ / R0, onde obtemos R0 = 3,89 Ω. 
 Pelo gráfico de potencias, quando há aproximação das curvas de PU e 
PT é o momento quando a resistência da carga é igual a resistência do gerador 
R=R0 e metade da potência do gerador está sendo transferida para a carga e a 
outra metade está sendo dissipada. Ou seja, esta é a condição em que a 
potência útil é máxima, o que corresponde à máxima transferência de potência 
do gerador para a carga. 
 Porém, o gráfico obtido através dos pontos experimentais calculados em 
laboratório o gráfico de PU não está como o esperado, mas analisando a curva 
do rendimento podemos dizer que o experimento está coerente, devido ao fato 
de que as curvas PT e Ƞ se interceptam muito próximo a Ƞ = 1 2⁄ ,ponto em 
que o rendimento é máximo. 
 
Bibliografia 
 Halliday, David and Resnick, Robert. Física 4ª ed., volume 3. Livros 
Técnicos e científicos, Rio de Janeiro, 1983.