Experimento_3a

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PROJETO EM ENGENHARIA ELÉTRICA/ELETRÔNICA I 
Prof. Marcio Tadeu 
 
Alunos: Turma: 5UNA 
1.Pitter Pio Pinto 01210459 
PRÁTICA 3 – ESTUDO DE UM GERADOR 
Objetivos: - Medir a força eletromotriz de um gerador e sua resistência interna e analisar a 
influência dos medidores. 
- Analisar as relações entre potência fornecida e dissipada na carga pelo gerador e seu 
rendimento. 
Material Utilizado: - Fonte de tensão CC de 3,0V; - Década resistiva; - Voltímetro digital CC; - 
Miliamperímetro CC. 
Introdução Teórica: Geradores são dispositivos destinados a manter uma diferença de 
potencial entre dois pontos de um circuito. O gerador de cc tem dois polos, um positivo e o 
outro negativo (pilhas, baterias, etc.) 
Os geradores de tensão podem ser considerados instrumentos ideais, desde que não a 
corrente solicitada não modifique sensivelmente a diferença de potencial nos seus 
terminais. 
Existem fontes de tensões eletrônicas estabilizadas que foram projetadas de modo a 
manter uma tensão praticamente constante até um determinado valor de corrente, além 
do qual a tensão cai dando uma curva característica não linear para a fonte. 
Através de estudos é possível determinar a resistência interna de um gerador e assim 
determinar qual o melhor gerador para a aplicação. 
Parte Prática: 
(a) Monte o circuito ilustrado na Figura 1. Na prática o gerador fornecido é uma fonte de 
tensão contínua fixa de 3,0 volts e R é uma caixa de resistências (década resistiva). 
 
 
 
 
 
(b) Meça com o voltímetro a diferença de potencial nos terminais do gerador, para diversos 
valores de corrente que ele fornece à década resistiva. Obtenha no mínimo sete pares de 
valores distintos com os quais construirá a curva característica do gerador, ou curva tensão-
corrente do gerador. Para isso, siga os seguintes passos: 
 1) Coloque o voltímetro no fundo de escala de 20 V e o miliamperímetro no fundo de 
escala de 200 mA. 
 2) Os valores da resistência R da década resistiva, sugeridos para obter pares de 
valores de tensão-corrente convenientes são: 5k, 50, 25, 20, 15, 10 e 5 ohms. 
 
Figura 1 
 
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(c) Após realizar as medidas, esboce a curva característica do gerador. A partir da curva 
característica do gerador, determine a força eletromotriz aparente Ea. Esta força eletromotriz 
é aparente devido ao efeito da resistência interna do voltímetro fornecido. Qual o valor do 
erro sistemático percentual na medida da força eletromotriz, devido ao fato do voltímetro não 
ser ideal? 
 
 
(d) Para cada um dos pares de valores (V, I) registrados na tabela anterior (ítem b), calcule o 
valor da resistência interna rint do gerador. Em seguida, determine o valor médio que 
representará o valor mais provável de rint. 
 
 
(e) Determine o valor mais provável da corrente de curto-circuito (Icc) deste gerador. 
 
 
 
 
 
Exercícios: 
(a) A partir do valor de rint do gerador e do valor de Ea, e para cada par dos valores obtidos 
anteriormente de (V, I), calcule a potência útil (Pu). Construa um gráfico da potência útil em 
função da resistência R. 
 
 
 
Resistência R (ohms) Corrente I (mA) Tensão V (Volts) 
5000 0,5 2,98 
50 30,0 1,58 
25 40,3 1,09 
20 43,3 0,95 
15 46,6 0,79 
10 50,7 0,60 
5 55,8 0,38 
Resistência (Ω) Potência útil (mW) 
5 16,45 
10 27,41 
15 34,78 
20 39,74 
25 43,04 
50 47,53 
5000 1,77 
Erro (%) = 0% Ea =3,0V 
rint =47,3Ω 
 2int
2
rR
RE
P au


 
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(b) A partir da expressão acima, calcule qual o valor de R que tornaria máxima a potência útil 
(Pu)? 
 
 
 
 
 ( )
 
 ( )
( ) 
 
 
 ( )
 
 ( )
( ) 
 
 
 ( )
( ) 
 
 
 ( ) 
 
 
 
(c) Calcule a potência total Pt = EV.I, onde EV é a força eletromotriz real do gerador (3,0 volts). 
Em seguida, construa um gráfico de Pt em função da resistência R. 
Resistência (Ω) Corrente I (mA) Potencia (mW) 
5 55,8 167,4 
10 50,7 152,1 
15 46,6 139,8 
20 43,3 129,9 
25 40,3 120,9 
50 30 90 
5000 0,5 1,5 
 
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
0 5 10 15 20 25 50 5000
P
o
te
n
ci
a 
ú
ti
l (
m
W
) 
Resistencia (Ω) 
 
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(d) Sabendo-se que o rendimento percentual (%) é dado por (100.Pu/Pt), construa um 
gráfico de rendimento em função da resistência R. 
Resistência(Ω) 
Potencia(mW) 
Potencia(mW) 
Rendimeto 
% 
5 167,4 16,45 9,83 
10 152,1 27,41 18,02 
15 139,8 34,78 24,88 
20 129,9 39,74 30,59 
25 120,9 43,04 35,60 
50 90 47,53 52,81 
5000 1,5 1,77 118,00 
 
 
 
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
5 10 15 20 25 50 5000
P
o
tê
n
ci
a
 T
o
ta
l 
(m
W
) 
Resistência (Ω) 
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
5 10 15 20 25 50 5000
R
e
n
d
im
e
n
to
 (
%
) 
Resistencia (Ω) 
 
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(e) Quais os valores de Pt e do rendimento % que corresponde ao Pu máximo? 
 
 
( ) 
 
 
 
 
 
 
 
 
  
(f) Diz-se que há casamento de impedâncias quando é máxima a transferência de energia ou 
potência do gerador ao circuito externo. Qual deveria ser o valor da resistência externa R, 
nessa prática, aonde ocorre o casamento de impedâncias? 
Há casamentos de impedância quando a resistência interna é igual a resistência da 
linha, portanto a resistência deveria ser de 47,3Ω. 
 
Comentários e conclusões: 
Em analise de circuitos é comum desprezarmos algumas resistências, como a do trilho do 
circuito, fios, pontos de contatos, soldas. Todas essas resistências são consideradas como uma 
única resistência, a resistência interna. 
Neste experimento que não houve interferência da resistência interna do gerador ao circuito, 
pois quando zerou a corrente a tensão foi a máxima atingida pelo gerador, deveria ter havido 
uma interferência da resistência interna, por menor que fosse. Portanto pode ter havido uma 
pequena interferência não identificada pelos equipamentos, pois os mesmos podem conter erro 
de calibragem, e até um erro associado a eles próprios. A potência útil máxima ficou muito 
abaixo da potência total fornecida pela fonte. Também se obteve um rendimento acima dos 100% 
quando a resistência foi a de 5kΩ. 
 
Referências Bibliográficas: 
Boylestad, Robert L. Introdução à Análise de Circuitos. 12ª ed. – São Paulo. 
http://www.fis.ita.br/labfis32/textos/experiencia7.htm 
http://www.colegioweb.com.br/trabalhos-escolares/fisica/estudo-dos-
geradores/rendimento-do-gerador.html 
http://educacao.uol.com.br/disciplinas/fisica/geradores-eletricos-curto-circuito-
rendimento-potencia-e-equacao.htm