8_GERADORES_E_RECEPTORES

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DATA: NOME: 
Geradores e Receptores Elétricos 
Introdução 
 
 Energia Elétrica ou Eletricidade – é a propriedade de um 
sistema elétrico que permite a realização de trabalho através das 
cargas elétricas em movimento (corrente elétrica). 
 
 
 
 
 
Unidades de energia elétrica 
 
 
 
• joule (J): Unidade de trabalho, de energia e de 
quantidade de calor. O joule é o trabalho produzido por 
uma força de 1 newton que leva o ponto de aplicação 
dessa força a deslocar-se por uma distância de 1 metro 
na direção da força. 
• watt (W): Unidade de potência. O watt é a potência de 
um sistema energético no qual é transferida, contínua e 
uniformemente, a energia de 1 joule por segundo. 
• British Thermal Unit (BTU): Unidade de energia. 
Quantidade de energia necessária para elevar a 
temperatura de uma libra (unidade inglesa de massa) de 
água em um grau Fahrenheit (1°F) sob pressão 
atmosférica normal. 
• Caloria (cal): Unidade de energia. Quantidade de 
energia necessária para elevar a temperatura de um 
grama de água em 1°C, de 14,5°C a 15,5°C, sob pressão 
atmosférica normal. 
 
 
 
Eficiência energética 
 
 Em cumprimento à Resolução Normativa nº 593, de 
17/11/2013, desde janeiro de 2015, entrou em vigor o sistema de 
Bandeiras Tarifárias. Ele é a forma encontrada pelo governo para 
que as concessionárias do país indiquem aos clientes que a 
energia consumida foi proveniente de uma fonte diferente da 
hidrelétrica. Em geral, quando os reservatórios das usinas 
hidrelétricas estão baixos, o país utiliza a energia de termelétricas, 
que é mais cara. 
 Este custo da energia já era cobrado do cliente quando a tarifa 
sofria reajuste, mas o governo definiu que ele deve ser cobrado 
mensalmente e não mais uma única vez ao ano, como costumava 
ocorrer. 
 A Aneel divulga a bandeira correspondente ao mês e, a partir 
daí, o consumidor poderá adaptar o seu consumo, se assim 
desejar. 
 
 Os produtos etiquetados que apresentam o melhor 
desempenho energético em sua categoria poderão também 
receber um selo de eficiência energética. Isto significa que estes 
produtos foram premiados como os melhores em termos de 
consumo específico de energia e faz a distinção dos mesmos para 
o consumidor. Para os equipamentos elétricos domésticos 
etiquetados é concedido anualmente o Selo Procel. Para 
aparelhos domésticos a gás é concedido o Selo Conpet. 
 
 
 
 
 
2 
Geradores e Receptores Elétricos 
 
 
Geradores elétricos 
 
 Gerador elétrico é todo dispositivo capaz de converter 
qualquer forma de energia em energia elétrica. 
 
 As grandezas que caracterizam um gerador são sua força 
eletromotriz (ε) e sua resistência elétrica interna (r). 
 Um gerador tem por função receber as cargas que constituem 
a corrente elétrica em seu potencial mais baixo (polo negativo) e 
entregá-las em seu potencial mais alto (polo positivo), fornecendo 
energia elétrica ao circuito. 
 Considerando um gerador de força eletromotriz (ɛ) e 
resistência (r), atravessado por uma corrente (i), a tensão nos seus 
terminais será dada por: 
 
 
 
 
 Para um gerador a ddp (U) entre os terminais é o resultado de 
uma elevação de potencial (ɛ) e de uma queda de potencial (r.i). 
 
 Note que quando o gerador não é percorrido por corrente 
elétrica (i = 0), o circuito está aberto, assim: 
 
 
 
Potência de um gerador 
 
 
 
A potência elétrica total fornecida pelo gerador é 
dada por: G
P i=  
A potência elétrica lançada no circuito externo 
(fornecida pelo gerador) é: L
P U i=  
A potência elétrica dissipada internamente é 
calculada usando: 
2
DP r i=  
A potência elétrica máxima lançada é calculada 
usando: 
2
4
MáxP
r

= 
 
Rendimento de um gerador 
 
 O rendimento (ɳ) do gerador é o quociente da potência elétrica 
lançada no circuito pela potência total gerada. 
 
 
 
 A área do retângulo destacado é numericamente igual à 
potência elétrica lançada no circuito. 
 
O gerador ideal é aquele que possui rendimento de 100 % (ɳ = 1). 
 
Potência lançada 
 
 A potência elétrica lançada no circuito externo (fornecida pelo 
gerador) pode ser calculada por: 
 
2
LP i r i=  −  
 
 
Um gerador 
lança a potência 
máxima quando 
é percorrido por 
metade da 
corrente de 
curto-circuito. 
Com base no princípio da conservação da energia podemos 
concluir que G L DP P P= + 
 
Potência máxima 
 
A potência máxima lançada por um gerador 
corresponde ao vértice da parábola e, nesse 
ponto, a intensidade da corrente que o 
atravessa vale a metade da corrente de curto-
circuito, assim quando: 
2 2
ccii
r

= = 
O gerador lança sua máxima potência, que é 
calculada pela expressão: 
2
4
MáxP
r

= 
A ddp nos terminais do gerador, lançando a 
máxima potência (ɳ = 50 %), vale a metade de 
sua fem. 2
U

= 
 
 
 0 ( )
 0 ( )cc
i U E circuito aberto
U ri
U i i curto circuito
r
 
=  =

= − 
=  = =
•
•

U =
 
 
 
 
3 
Geradores e Receptores Elétricos 
Gerador em curto 
 
 
 Em um circuito fechado, temos que 
Vfinal = Vinicial, assim, a diferença de 
potencial (U) é dada por U = VF – Vi, logo 
U = 0. 
 Nessa situação o gerador é dito em 
curto-circuito (cc). 
 
 
Associação de geradores em série 
 
 
 Nesse tipo de associação, todos os geradores devem ser 
percorridos pela mesma corrente e, para que isso ocorra, o polo 
positivo de um gerador deve ser ligado ao polo negativo do outro, 
e assim por diante. 
 
1 2 ...eq n   = + + + 1 2 ...eq nr r r r= + + + 
1 2 ...eq ni i i i= = = = 
 
• Vantagem: aumenta a força eletromotriz. 
• Desvantagem: aumenta a resistência interna. 
 
Associação de geradores em paralelo 
 
 Na associação em paralelo todos os geradores estão sob a 
mesma ddp e, para que isso ocorra, os polos de mesmo sinal 
devem ser ligados entre si. 
 
eq = eq
r
r
n
= 1 2 ...eq ni i i i= + + + 
 
• Vantagem: diminui a resistência interna e prolonga a vida 
útil do gerador. 
• Desvantagem: mantém a fem (ɛ) do gerador associado. 
 
Receptor elétrico 
 
 Receptor elétrico é todo dispositivo que transforma energia 
elétrica em outras formas de energia que não sejam 
exclusivamente térmicas. 
 
 A função do receptor (motor) é a de receber a energia elétrica 
de um gerador, converter parte dela em energia mecânica útil e 
dissipar internamente a restante por aquecimento. 
 O receptor retira energia elétrica das cargas elétricas que 
passam por ele. Para o receptor definimos a força contra 
eletromotriz (ɛ’) como a energia retirada de cada unidade de carga. 
 Quando um receptor é percorrido por corrente elétrica, recebe 
uma potência elétrica (PR), da qual parte é utilizada (PU) para 
realizar trabalho e o restante é dissipado internamente por efeito 
Joule (PD). 
 
 
 O receptor retira energia elétrica das cargas elétricas que 
passam por ele. Para o receptor definimos a força contra 
eletromotriz (ɛ’) como a energia retirada de cada unidade de carga. 
 
Equação do receptor 
 
 A diferença de potencial (U) entre os terminais do receptor é 
dada por: 
 
Gráfico do receptor 
 
 Ao passarem pelo receptor, as cargas elétricas sofrem uma 
dupla queda de potencial: pela fcem (ɛ’) e pela queda U’ = r.i, 
devida a resistência interna r. 
 Assim temos: 
 
 
A área do retângulo destacado é numericamente igual à potência 
elétrica útil do receptor. 
,
UP i=  
 
Motor elétrico (receptor) bloqueado 
 
 Nos motores elétricos em geral, a potência mecânica é obtida 
pela rotação do eixo, assim, se por algum motivo for impedida a 
rotação desse eixo, não haverá transformação de energia elétrica 
em energia mecânica. O motor comporta-se então como um 
resistor de resistência r. 
 
 
 
 
 
 
 
4 
Geradores e Receptores Elétricos 
Gerador reversível 
 
 Existem geradores que podem passar a funcionar como 
receptores devido à inversão do sentido da corrente: são os 
geradores reversíveis. Dentre esses, destacam-se os 
acumuladores usados em automóveis que podem funcionar como 
geradores, durantea descarga, ou como receptores quando são 
recarregadas. 
 
 
Circuito gerador - receptor - resistor 
 
 
De acordo com a lei de Pouillet para circuitos simples temos: 
 
'
'
i
R r r
−
=
+ + 
 
Exercícios 
 
01. Um motor, ligado a uma bateria de força eletromotriz 9,0 V e 
resistência interna desprezível, está erguendo verticalmente 
um peso de 3,0 N com velocidade constante de 2,0 m/s. A 
potência dissipada por efeito Joule no motor é de 1,2 W. A 
corrente que passa pelo motor é, em ampères: 
a) 0,80 b) 0,60 
c) 0,40 d) 0,20 
e) 0,10 
 
02. Quando se acendem os faróis de um carro cuja bateria possui 
resistência interna ri = 0,050 Ω, um amperímetro indica uma 
corrente de 10 A e um voltímetro, uma voltagem de 12 V. 
Considere desprezível a resistência interna do amperímetro. 
Ao ligar o motor de arranque, observa-se que a leitura do 
amperímetro é de 8,0 A e que as luzes diminuem um pouco 
de intensidade. 
 
Calcular a corrente que passa pelo motor de arranque quando 
os faróis estão acesos. 
 
03. Determine a intensidade da corrente elétrica total no circuito 
a seguir: 
 
a) 1 A b) 2 A 
c) 3 A d) 4 A 
 
04. Observe o gráfico, que representa a curva característica de 
operação de um gerador: 
 
 
 
Com base nos dados, a resistência interna do gerador, em 
ohm, é igual a: 
a) 1,0 c) 4,0 e) 8,0 
b) 3,0 d) 6,0 
 
05. Os gráficos característicos de um motor elétrico (receptor) 
e de uma bateria (gerador) são mostrados nas figuras (1) 
e (2), respectivamente. 
 
 
 
 
Sendo o motor ligado a essa bateria, é correto afirmar que a 
intensidade da corrente elétrica que o percorrerá, em 
ampères, será de: 
a) 2,0 b) 4,0 
c) 6,0 d) 8,0 
e) 10 
 
06. Considere uma bateria de força eletromotriz ε e resistência 
interna desprezível. Qual dos gráficos a seguir melhor 
representa a bateria? 
 
 
 
 
 
5 
Geradores e Receptores Elétricos 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
e) 
 
 
 
07. Unidades hospitalares utilizam geradores elétricos para se 
prevenir de interrupções no fornecimento de energia elétrica. 
Considerando-se um gerador elétrico de força eletromotriz 
120 V e resistência interna 4Ω que gera potência elétrica de 
1200 W quando ligado a um circuito externo, é correto afirmar, 
com base nessas informações e nos conhecimentos de 
eletricidade, que 
a) o gerador elétrico transforma energia elétrica em outras 
formas de energia. 
b) a diferença de potencial elétrico entre os terminais do 
gerador é igual a 110 V. 
c) a intensidade da corrente elétrica que circula através do 
gerador é igual a 8,0 A 
d) a potência dissipada em outras formas de energia no 
interior do gerador é igual a 512 W. 
e) a potência elétrica que o gerador lança no circuito externo 
para alimentar as instalações é igual a 800 W. 
 
08. A ddp entre os terminais A e B da associação é igual a 17,0 V 
e a resistência elétrica de cada resistor vale 1,0Ω. 
 
A intensidade da corrente elétrica que percorre o circuito é 
a) 0,85 A c) 2,43 A e) 4,0 A 
b) 1,0 A d) 3,4 A 
 
09. Quando um gerador de força eletromotriz 12 V é ligado a um 
resistor R de resistência 5,8 Ω uma corrente elétrica i de 
intensidade 2,0 A circula pelo circuito. 
 
A resistência interna desse gerador é igual a 
a) 0,40 Ω c) 0,10 Ω e) 0,50 Ω 
b) 0,20 Ω d) 0,30 Ω 
 
10. Uma bateria possui força eletromotriz å e resistência interna 
R0. Para determinar essa resistência, um voltímetro foi ligado 
aos dois polos da bateria, obtendo-se V0 = ε (situação I). Em 
seguida, os terminais da bateria foram conectados a uma 
lâmpada. Nessas condições, a lâmpada tem resistência R = 
4Ω e o voltímetro indica VA (situação II), de tal forma que V0/VA 
= 1,2. Dessa experiência, conclui-se que o valor de R0 é 
 
a) 0,8Ω c) 0,4Ω e) 0,1Ω 
b) 0,6Ω d) 0,2Ω 
 
11. A ddp nos terminais de um receptor varia com a corrente, 
conforme o gráfico da figura. 
 
A fcem e a resistência interna desse receptor são, 
respectivamente: 
a) 25 V e 5,0 Ω c) 20 V e 1,0 Ω e) 11 V e 1,0 Ω 
b) 22 V e 2,0 Ω d) 12,5V e 2,5Ω 
 
12. (Enem) Em um laboratório, são apresentados aos alunos uma 
lâmpada, com especificações técnicas de 6 V e 12 W, e um 
conjunto de 4 pilhas de 1,5 V, cada. 
Qual associação de geradores faz com que a lâmpada 
produza maior brilho? 
a) 
 
b) 
 
c) 
 
d) 
 
 
 
 
 
 
 
6 
Geradores e Receptores Elétricos 
e) 
 
 
13. (Enem) Considere a seguinte situação hipotética: ao preparar 
o palco para a apresentação de uma peça de teatro, o 
iluminador deveria colocar três atores sob luzes que tinham 
igual brilho e os demais, sob luzes de menor brilho. O 
iluminador determinou, então, aos técnicos, que instalassem 
no palco oito lâmpadas incandescentes com a mesma 
especificação (L1 a L8), interligadas em um circuito com uma 
bateria, conforme mostra a figura. 
 
Nessa situação, quais são as três lâmpadas que acendem 
com o mesmo brilho por apresentarem igual valor de corrente 
fluindo nelas, sob as quais devem se posicionar os três 
atores? 
a) L1, L2 e L3 c) L2, L5 e L7 e) L4, L7 e L8 
b) L2, L3 e L4 d) L4, L5 e L6 
 
14. O amperímetro A indicado no circuito da figura é ideal, isto é, 
tem resistência praticamente nula. Os fios de ligação têm 
resistência desprezível. 
 
A intensidade da corrente elétrica indicada no amperímetro 
 A é de: 
a) 1 A b) 2 A c) 3 A 
d) 4 A e) 5 A 
 
15. Comumente denomina-se gerador qualquer aparelho no qual 
a energia química, mecânica ou de outra natureza é 
transformada em energia elétrica. A curva característica é o 
gráfico que relaciona a intensidade de corrente i no gerador 
com a diferença de potencial (ddp) U entre seus terminais. 
Considerando que o gráfico a seguir representa a curva 
característica de um gerador hipotético, qual a intensidade da 
corrente de curto-circuito desse gerador? 
 
a) 0,15 A. c) 15 A e) 32 A. 
b) 1,5 A d) 30 A 
 
Anotações 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gabarito 
01 02 03 04 05 
A 50 A B B A 
06 07 08 09 10 
A E E B A 
11 12 13 14 15 
E C B B C