7°relatorio Máxima transferência de Potencia elétrica de uma fonte

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Graduação em Engenharia Mecânica
	
Contagem
2013
Laboratório de Física llI – Relatório de Prática Experimental
Máxima transferência de Potencia elétrica de uma fonte
 de força eletromotriz
Relatório técnico apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação de disciplina Laboratório de Física Ill, no curso de Engenharia Mecânica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais.
 
Contagem
2013
"Um homem pode imaginar coisas que são falsas, mas ele pode somente compreender coisas que são verdadeiras, pois se as coisas forem falsas, a noção delas não é compreensível
"Eu consigo calcular o movimento de corpos celestiais, mas não a loucura das pessoas." 
"Nenhuma grande descoberta foi feita jamais sem um palpite ousado." 
 (Isaac Newton)
 
 SUMÁRIO
 
1 INTRODUÇÃO	5
2 DESENVOLVIMENTO	7
2.2 MATERIAIS UTILIZADOS	7
��2.3 DESCRIÇÃO DO EXPERIMENTO GERAL	7
3 RESULTADOS..........................................................................................................8
4 QUESTÕES...............................................................................................................8
5 GRÁFICOS................................................................................................................9
6 CONCLUSÃO	10
7 REFERÊNCIAS	10
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1. INTRODUÇÃO
Nessa prática, estudaremos a potência dissipada numa resistência de carga, em função da resistência interna da fonte que a alimenta. Veremos o Teorema da Máxima Transferência de Potência, que diz que a potência transferida para a carga é máxima quando sua resistência e a resistência interna da fonte são iguais. Nos experimentos, vamos buscar comprovar o teorema.
O teorema da máxima transferência de potencia trata fundamentalmente da transferência de energia entre a fonte(bateria e geradores) e a carga do circuito(resistores).Para entender melhor consideraremos o fato de que as baterias e as fontes comumentes usadas não são ideias,sempre existe uma limitação na corrente I que elas podem fornecer. Tais fontes reais podem ser representadas pela associação em série de uma fonte ideal (gerador de força eletromotriz) com uma resistência (responsável pela dissipação de energia no interior do gerador).
De acordo com outro teorema ‘’ A máxima transferência de potencia para a ocorre quando R=Ri’’. . Com cargas de baixa resistência, a fonte é forçada a gerar muita energia elétrica, sendo que boa parte dessa energia é dissipada na própria fonte. Isso tem dois efeitos ruins: sobre-aquecimento da fonte, o que pode danificá-la, e um consumo elevado de energia (se a fonte for, por exemplo, uma pilha, ela se descarrega mais rapidamente do que se estivesse alimentando uma carga de maior resistência).Agora a máxima transferência de potência não significa eficiência máxima. De fato,apenas metade da potência gerada é dissipada na carga, o que resulta em 50% de eficiência.’’Pela equação vemos que a eficiência:
 	n=Pc/Pc+Pi+R/R+Ri
Portanto, a eficiência é máxima quando a resistência interna do gerador é pequena em comparação com a resistência de carga. O ideal é que a resistência da carga seja muito maior do que a resistência interna do gerador, porque nessa situação a eficiência será próxima de um e a potência dissipada como calor no gerador será pequena. Portanto, em situações operacionais utilizam-se geradores que possuem resistências internas muito menores que as resistências de carga.
A potencia transferida por uma fonte de força eletromotriz(gerador de corrente elétrica)e um dispositivo de dois eletrodos em geral metálicos com carregamento elétrico +Q e –Q.Quando o gerador de corrente elétrica é ligado a um circuito elétrico ou eletrônico faz circular uma corrente elétrica I,a tensão V os seus terminais é diferente da eletromotância ɛ medida utilizando o voltímetro.Na pratica sobre as forças de eletromotriz deduziu-se que o valor de V pode ser calculado da equação:	V= ɛ-r*I
Aonde r é a resistência elétrica interna do gerador de corrente elétrica,ou seja,a resistência elétrica dos eletrodos metálicos do gerador.A potência elétrica dissipada no circuito elétrico ou eletrônico de resistência elétrica total R ligado ao gerador e dada pelo produto da tensão elétrica V sobre o circuito e da corrente elétrica I que circula nos eletrodos do gerador de corrente elétrica.A equação utilizada no experimento foi:	P=R*I².
Vimos que a maior valor de potência elétrica que o gerador de corrente elétrica pode fornecer para o circuito elétrico ou eletrônico ligado a ele e ocorre quando a resistência elétrica total R do circuito e igual a resistência elétrica dos eletrodos do gerador.Defini-se o rendimento n do gerador de corrente elétrica de razão entre a potencia elétrica P fornecia ao circuito elétrico ou eletrônico ligado a ele e a potencia gerada Pg a equação utilizada e:	n=V/ɛ *100
	A fonte de força eletromotriz eletrônica e uma fonte que e ligada a parede da rede elétrica e substitui as pilhas e baterias>na tomada da parede (fêmea)da rede elétrica das instalações prediais e industriais,o fio condutor da fase alterna o seu carregamento elétrico de +Q e –Q.
2. DESENVOLVIMENTO
2.1. Objetivo Geral
	*Verificar a condição para a máxima transferência de potencia elétrica P de uma fonte de força eletromotriz para um circuito elétrico ou eletrônico.
	*Construir o gráfico de P x I para uma fonte eletrônica de resistência interna igual a 10Ω.Determinar a corrente elétrica I que circula no circuito elétrico de carga a tensão elétrica V sobre o resistor de carga de resistência R e o rendimento n da fonte eletrônica.
	*construir o gráfico P x R.Determinar o valor da resistência elétrica R do resistor de carga para o qual a transferência de potencia elétrica P e máxima.
2.2. Materiais Utilizados
01 voltímetro 
01 milíamperimetro
01caixa de resistência (circuito elétrico de carga)
01 fonte eletrônica universal
06 cabos de ligação
01 resistor de 10Ω
2.4. Descrição do Experimento Geral	
Sobre o experimento iremos ligar o voltímetro na saída CC da fonte eletrônica e fixar a tensão elétrica da saída CC da fonte de 5V.Depois vamos ligar em serie o resistor de 10Ω.o miliamperimetro e a caixa de resistências.Ai quando ligarmos o voltímetro em paralelo com a caixa de resistências,vamos variar o valor de R com a caixa e para cada valor de R mediremos a corrente elétrica I que inclui no resistor R e a tensão elétrica V sobre ele.assim construiremos uma tabela de valores em relação ao experimento ocorrido na aula.
Gráficos dos experimentos construídos com o programa em questão Scandavis.
3.Resultados
	R(Ω)
	100
	80
	60
	40
	20
	10
	8
	4
	2
	1
	0
	V(volts)
	4,54
	4,44
	4,28
	3,95
	3,31
	2,48
	2,20
	1,41
	0,82
	0,45
	4,7
	I(mA)
	0,4
	0,5
	0,6
	0,9
	1,6
	2,4
	2,6
	3,4
	4
	4,3
	4,7
	P(mW)
	16
	20
	21,6
	32,4
	51,2
	57,6
	54,1
	46,2
	32
	18,5
	0
	 n%
	90,8
	88,8
	85,6
	79
	66,2
	49,6
	44
	28,2
	16,4
	9
	0,2
4.QUESTÕES
1)Comparação das equações empirica com a equação (1.3)e encontrar o valor da resistência interna da fonte.
Y=-3,33768404096829+50,2142811979273x-10,48500257048x²
P=ɛI - rl² 
Disso vem:E=5V P=0	V=5-10*i	=>V=5-10*2.30 V=>18=P
	18=5*2,30-r*2,30² 18=11,5-r*5,29 1,636=-r*5,29 0,309=-r r=-0,309
	
	2)dP/dI=ɛ-2*r*I dP/dI=0 => 0=ɛ-2*r*Im Im=ɛ/2*r Im=5-2*-0,309 Im=5,618ª
	
 3)P=57,6w valor de R 	V=R*I =>2,48=R*2,4 R=1,033Ω
 
4) Y=-0,0071x²+0,4662x+32,267
	 n=V/ɛ*100 n=2,48/5*100 n=49,6A
	 		
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6. CONCLUSÃO
Vimos que a transferência de energia entre a fonte e a carga ocorre,porem devido asbaterias e a fontes não serem ideais por que sempre existe uma limitação de corrente.A razão disso é que a carga que se move no interior do material de qualquer fonte real encontra-se uma resistência,quando essa resistência segue a lei de Ohm ela deve ser constante independente da corrente I.No experimento vimos que a medida que a resistência aumentava a corrente diminuía nisso a tensão de 5V se mantendo continua.O ideal seria que a resistência da carga seja muito maior do que a resistência interna do gerador,por que nessa situação a eficiência será próxima de um e a potencia dissipada como calor no gerador será pequena.Assim na situação usamos um gerador com a resistência interna muito menor que a resistência de carga. 
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7. REFERÊNCIAS
LIMA, Evandro Conde. WERKHARIZER, Fernando Eustáquio. RESENDE, Flávio de Jesus. SILVEIRA, Tomas de Aquino. MOURA, Vânia Aguiar. FREITAS, Welerson Romaniello. DFQ - Departamento de Física e Química, Belo Horizonte, 2011.
HALLIDAY, David. RESNICK, Robert. WALKER, Jearl. Fundamentos de Física: 3 Eletromagnetismo 
Sears,Francis West-Física:eletricidade e magnetismo