Um gerador CC idealizado tem força eletromotriz E = 220 V e resistência interna r = 0,50 O. Determine…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões qualitativas e quantitativas sobre o funcionamento de geradores, motores elétricos e seus componentes, bobinas, transformadores, pilhas, baterias e dispositivos eletrônicos, com base na análise dos processos de transformação e condução de energia envolvidos – com ou sem o uso de dispositivos e aplicativos digitais –, para propor ações que visem a sustentabilidade.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Um gerador CC idealizado tem força eletromotriz E = 220 V e resistência interna r = 0,50 O. Determine, justificando, (a) a resistência de carga R que maximiza a potência entregue à carga, (b) a potência máxima entregue à carga e (c) a eficiência da conversão elétrica na condição de máxima potência. Use P = (E²R)/(R+r)² e ? = P/(E·I) com I = E/(R+r).
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Máxima potência para R = r = 0,50 O. P_max = E²/(4r) = 220²/(4·0,50) = 24 200 W. Corrente I = E/(R+r) = 220/1,0 = 220 A; tensão terminal V = I·R = 110 V. Eficiência ? = R/(R+r) = 0,5 ? 50%. Explique fisicamente que igualdade R=r iguala perdas internas e entrega máxima, reduzindo eficiência a 50%.
Explicação
A condição R = r maximiza a potência transferida à carga, pois iguala a resistência da carga à resistência interna do gerador, resultando em perdas internas que se equilibram com a potência entregue. Isso leva a uma corrente máxima, mas também implica que metade da energia gerada é dissipada internamente, limitando a eficiência a 50%. Essa relação é fundamental na análise de circuitos elétricos, pois demonstra o compromisso entre maximização da potência e eficiência do sistema.
Raio-X da questão
potência máxima em circuitos
avaliacao
circuitos elétricos · potência elétrica
Revisar as fórmulas de potência em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a resistência de carga que maximiza a potência com a resistência total do circuito, não aplicando corretamente a fórmula da potência máxima.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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