Receptores

Prévia do material em texto

0 
 
Física 
 
 
 
 
 
 
 
RECEPTORES 
1 
 
 
Sumário 
 
Introdução .......................................................................................................................................2 
Objetivos ..........................................................................................................................................2 
Conceitos .........................................................................................................................................2 
Um pouco de História.... ................................................................................................................2 
Definição e Funcionamento ..........................................................................................................3 
Equação dos Receptores ...............................................................................................................3 
Exercícios .........................................................................................................................................4 
Gabarito ...........................................................................................................................................5 
Resumo ............................................................................................................................................6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
Introdução 
 
Nesta aula, abordaremos a parte da eletricidade, mais precisamente do 
eletrodinâmica, que trata sobre receptores. Além de citar fatos históricos, falaremos 
sobre o princípio de funcionamento do receptor, a matemática envolvida e 
resolveremos exercícios para a fixação do conteúdo. 
 
Objetivos 
 
• Entender o funcionamento de um receptor elétrico; 
• Desenvolver a equação que rege seu funcionamento; 
• Compreender as aplicabilidades de um receptor elétrico. 
 
Conceitos 
 
Neste material, vamos entender o que é um receptor, sua aplicabilidade, e 
como se dá as transformações de energia nesse dispositivo. 
 
Um pouco de História.... 
 
O surgimento do receptor elétrico está relacionado com a invenção dos 
geradores elétricos. O físico e químico inglês, Michael Faraday, em 1831, 
desenvolveu um sistema capaz de produzir energia elétrica através da energia 
mecânica, inventando, dessa maneira, um equipamento gerador de energia. Antes 
disso, a única fonte de energia elétrica dava-se pela transformação de energia 
química em eletricidade, por meio de pilhas e baterias. 
O primitivo gerador de Faraday resumia-se em um disco de cobre que girava no 
campo magnético formado pelos polos de um imã de ferradura e gerava uma 
corrente elétrica contínua. Apesar de sua simplicidade, a descoberta de Faraday foi 
imprescindível para a evolução da energia elétrica, que, com o tempo foi sendo 
aperfeiçoado e deu origem admiráveis equipamentos geradores e receptores de 
energia. 
 
Atualmente, prova disso é que, em nosso dia a dia, estamos rodeados de 
dispositivos considerados receptores: geladeiras, liquidificadores, aparelhos de som, 
computadores, impressoras, etc. 
 
3 
 
Definição e Funcionamento 
 
Por definição, receptor elétrico é um dispositivo que transforma energia 
elétrica em qualquer outra forma de energia. Como exemplos de receptores, pode-se 
citar o motor elétrico, fundamental para o funcionamento de diversos aparelhos 
(ventiladores, liquidificadores, batedeiras, etc.), transformando energia elétrica em 
energia mecânica. 
 
Porém, quando utilizamos um dos aparelhos citados anteriormente, a 
conversão da energia elétrica não ocorre exclusivamente para outra única forma. 
Para exemplificar, imagine-se utilizando um liquidificador para o preparo de um 
suco. No processo, parte da energia elétrica transforma-se em energia mecânica de 
rotação e outra parte é convertida em energia térmica - notada pelo aquecimento do 
liquidificador. Essa parcela de energia térmica fica por conta da dissipação de 
energia nas resistências internas dos elementos que constituem o aparelho. 
 
Equação dos Receptores 
 
A energia a disposição do receptor é oriunda da passagem da corrente elétrica. 
Visto isso, o trabalho executado pelos portadores de carda que constituem a 
corrente elétrica provê energia para que o dispositivo opere. Nesse contexto, a 
tensão nos terminais do aparelho é menor que a tensão nominal do gerador elétrico, 
já que ocorre a conversão de energia elétrica em outra modalidade de energia. 
 
Como exemplificado anteriormente, qualquer aparelho receptor apresenta 
uma resistência interna própria que causa uma diminuição da diferença de potencial 
total. Visto isso, define-se a diferença de potencial útil como aquela que está sendo 
efetivamente utilizada pelo aparelho na conversão de energia elétrica em outra 
forma de energia. Assim, pode-se escrever matematicamente que a diferença de 
potencial total é a soma diferença de potencial dissipada pela resistência interna e a 
diferença de potencial útil: 
 
'
emV f r i= + 
 
 
Em que 
V
 é a diferença de potencial total oferecida pelo receptor em Volts, 
'
emf
 a diferença de potencial útil (também chamada de força contra eletromotriz) em 
Volts, 
r
 a resistividade do condutor em Ohms e 
i
 a corrente elétrica em Ampere. O 
produto 
r i
 fornece a diferença de potencial dissipada pela resistência interna. 
 
4 
 
Ainda nesse contexto, pelo fato da força contraeletromotriz e a resistência 
interna do receptor serem constantes, é possível construir um gráfico da diferença 
de potencial total pela corrente elétrica. A Figura 1 apresenta essa relação. 
 
Figura 1: Curva característica do receptor. 
 
 
Exercícios 
 
1. A respeito dos receptores elétricos, marque a alternativa incorreta: 
 
a) Os receptores são equipamentos que transformam energia elétrica em 
outra modalidade de energia que não seja exclusivamente energia 
térmica. 
b) Ventiladores e liquidificadores são exemplos de receptores. 
c) A potência útil de um receptor é dada pelo produto da força 
contraeletromotriz pela corrente elétrica. 
d) A curva característica de um receptor é decrescente. 
 
2. Qual será a força contraeletromotriz de um receptor elétrico que possui 
resistência interna de 
2 
, quando submetido a uma diferença de potencial de 
200 V
 e percorrido por uma corrente elétrica de 
20 A
? 
 
a) 
160 V
 
b) 
150 V
 
c) 
140 V
 
d) 
120 V
 
e) 
100 V
 
 
3. (Mackenzie SP) O vendedor de um motor elétrico de corrente contínua informa 
que a resistência interna desse motor é 
1,0 
 e que o mesmo consome 
30,0 W
, 
quando ligado à diferença de potencial de 
6,0 V
. A força contraeletromotriz do 
motor que ele está vendendo é: 
5 
 
 
a) 
6,0 V
 
b) 
5,0 V
 
c) 
3,0 V
 
d) 
1,0 V
 
e) 
0,8 V
 
 
Gabarito 
 
1. De acordo com o exposto pela teoria, receptores são equipamentos que 
transformam energia elétrica em outra modalidade de energia. Como 
exemplo, tem-se o liquidificador onde a energia elétrica é convertida em 
energia mecânica e térmica. Com isso tem-se que as afirmações a) e b) estão 
corretas. 
 
Além disso, sabe-se ainda que a potencial útil é aquela que está sendo 
efetivamente utilizada pelo aparelho na conversão de energia elétrica em 
outra forma de energia, dada pelo produto da força contraeletromotriz pela 
corrente elétrica. Logo, a afirmação c) também está correta. 
 
Por fim, lembrando que a equação do receptor é 
'
emV f r i= + , verifica-se 
que a curva característica do receptor é crescente. Portanto, a 
alternativa correta é a c). 
 
2. Para resolver este problema, devemos colocar em prática nosso 
conhecimento sobre a equação dos receptores: 
 
'
emV f r i= + 
 
 
Isolando a força contraeletromotriz em tal equação e substituindo o valor das 
demais variáveis, resulta que: 
 
( ) ( )
'
200 V 2 20 A
160 V
emf V r i= − 
= −  
=
 
 
6 
 
Portanto, a força contraeletromotriz do receptor em questão é de 
160 V
 e a 
alternativa a) está correta. 
 
3. Na resolução deste exercício, precisamos aplicar o conceito de potências e a 
equação dos receptores. Primeiramente, lembrando que a potência total 
consumida é dada pelo produto da diferença de potencial pela corrente, 
advém que: 
 
( )30,0 W 6,0 VtotalP V i i=   = 
 
 
Isolando a corrente e realizando os cálculos, encontra-se a mesma: 
 
30,0 W
6,0 W
5,0 A
i =
=
 
 
Por fim, isolando a força contraeletromotriz na equação dos receptores e 
substituindo as demais variáveis, resulta que: 
 
( ) ( )
'
6,0 V 1,0 5,0 A
1,0 V
emf V r i= − 
= −  
=
 
 
Logo, a força contraeletromotriz do motor que está sendo vendido é de 
1,0 V
 e a alternativa d) está correta. 
 
Resumo 
 
Definição e Funcionamento 
Receptor elétrico é um dispositivo que transforma energia elétrica em 
qualquer outra forma de energia. Porém, vale frisar que a conversão de energia 
elétrica não acontece em sua totalidade para uma única forma. No processo parte da 
energia é dissipada na forma de energia térmica em função das resistências internas 
dos elementos que constituem o receptor. 
 
Equação dos Receptores 
7 
 
A diferença de potencial total é a soma diferença de potencial dissipada pela 
resistência interna e a diferença de potencial útil: 
 
'
emV f r i= + 
 
 
Em que 
V
 é a diferença de potencial total oferecida pelo receptor em Volts, 
'
emf
 a diferença de potencial útil (também chamada de força contra eletromotriz) em 
Volts, 
r
 a resistividade do condutor em Ohms e 
i
 a corrente elétrica em Ampere. O 
produto 
r i
 fornece a diferença de potencial dissipada pela resistência interna.