MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA 16 OUTUBRO 2017

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
DFQ - Departamento de Física e Química – Instituto de Ciências Exatas e Informática 
Curso de Bacharelado em Engenharia Civil 
 
 
 
 
 
MÁXIMA TRANSFERÊNCIA DE POTÊNCIA 
 
 
 
 
 
 Aluna: Lílian Kiefer de Oliveira 
 
 
 
 
 Professor: José Carlos Bezerra 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2017 
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1. OBJETIVO 
Nesta prática temos como objetivo, verificar a condição para máxima 
transferência de potência elétrica P de uma fonte eletromotriz para um circuito 
elétrico ou eletrônico. Em seguida, construiremos o gráfico de P x i para uma fonte 
eletrônica de resistência interna igual a 10Ω. Determinando assim, 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 ƞ da fonte eletrônica. Por fim, construiremos o 
gráfico de P x R determinando o valor da resistência elétrica R do resistor de carga 
para o qual a transferência de potência elétrica P é máxima. 
2. INTRODUÇÃO 
O Teorema da Máxima Transferência de Potência trata fundamentalmente da 
transferência de energia entre a fonte (bateria e geradores) e a carga do circuito 
(resistores). Para entender melhor consideremos o fato de que as baterias e as 
fontes comumente usadas não são ideais, sempre existe uma limitação na corrente i 
que elas podem fornecer. Tais fontes 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 Potência para a corrente 
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, sobreaquecimento da fonte, o que pode danificá-la e um consumo 
elevado de energia (se a fonte for, por exemplo, uma pilha será descarregada mais 
rapidamente do que se estiver 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 resultando em 50% de 
eficiência. Pela equação vemos que a eficiência: 
 
 
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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 
resistência interna muito menores que as resistências de carga. 
A potência 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 i, a tensão V nos seus terminais é 
diferente da eletromotriz (Ԑ) medida utilizando o voltímetro. 
Na prática sobre as forças eletromotriz deduziu-se que o valor de V pode ser 
calculado da equação: 
 
 
Onde 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 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: 
 
Vimos que o 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 é igual a resistência elétrica dos eletrodos do 
gerador. Define-se o rendimento ƞ do gerador de corrente elétrica da razão entre a 
potência elétrica P fornecida ao circuito elétrico ou eletrônico ligado a ele e a 
potência gerada (Pg) à equação utilizada é: 
 
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PARTE 2 – DESENVOLVIMENTO 
2.1 MATERIAIS 
 
 01 voltímetro; 
 01 amperímetro; 
 01 caixa de resistência R (circuito elétrico de carga); 
 01 fonte de corrente contínua; 
 01 resistor de 10Ω; 
 06 cabos de ligação. 
2.2 MÉTODO 
 
Sobre o experimento, ligamos o voltímetro na saída CC da fonte eletrônica e fixamos 
a tensão eletrônica da saída CC da fonte de 5V. Em seguida ligamos em série o 
resistor de 10Ω, o miliamperímetro e a caixa de resistências. Assim, quando 
ligarmos o voltímetro em paralelo com a caixa de resistência, variamos 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. Deste modo, construímos uma tabela de 
valores em relação ao experimento ocorrido na aula. 
2.3 RESULTADOS E ANÁLISES 
 
R (Ω) 100 80 60 40 20 10 8 4 2 1 0 
V (V) 4,40 4,28 3,57 3,25 2,96 2,15 1,91 0,96 0,69 0,38 0,03 
і (mA) 0,04 0,05 0,09 0,11 0,15 0,22 0,24 0,22 0,33 0,36 0,37 
P (mW) 0,17 0,21 0,32 0,35 0,44 0,47 0,45 0,30 0,22 0,13 0,01 
Ƞ (%) 88,00 85,60 71,40 65,00 59,20 43,00 38,28 19,30 13,84 7,70 0,68 
Tabela 1: Diferença de potencial V entre os terminais do resistor de resistência 
R, corrente elétrica i e potência P dissipada no circuito. Ƞ é a eficiência da 
fonte. 
 
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Gráfico 1: P x i correspondente a equação empírica através do programa 
Scidavis. 
 
 
 
Gráfico 2: P x R que determina o valor de R para a potência máxima, através do 
programa Scidavis.
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3.1 CONCLUSÃO 
Vimos que a transferência de energia entre a fonte e a carga ocorre, porém devido 
as baterias e a fonte 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 contínua. O ideal seria que a resistência da carga fosse muito maior 
do que a resistência interna do gerador, por que nessa situação a eficiência será 
próxima de um e a potência dissipada como calor no gerador seria pequena. Assim, 
na situação usamos um gerador com a resistência interna muito menor que a 
resistência da carga. 
 
 
 
4.1 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
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.