Um gerador CC tem fem E = 120 V e resistência interna r = 0,50 O. a) Descreva qualitativamente como varia a…
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 tem fem E = 120 V e resistência interna r = 0,50 O. a) Descreva qualitativamente como varia a tensão terminal V_term com a corrente de carga I (relacione V_term e I). b) Para uma carga R = 10,0 O calcule I, V_term, potência na carga P_load e perdas Joule em r; determine a eficiência ? = P_load/(P_load+P_perda). c) Explique como um aumento na velocidade do gerador (aumentando E proporcionalmente) afeta I e ?.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
a) V_term = E - I·r, portanto V_term decresce linearmente com I (reta de declive -r). b) I = E/(R+r) = 120/(10,0+0,5)=120/10,5=11,4286 A. V_term = 120 - I·0,5 = 114,286 V. P_load = I²·R = (11,4286)²·10 = 1.306,1 W. P_perda = I²·r = 1.306,1·0,5 = 65,31 W. ? = 1306,1/(1306,1+65,31) = 0,9525 ˜ 95,25%. c) Se a velocidade aumentar, E sobe proporcionalmente; para mesma R, I aumenta e V_term aumenta; P_load cresce mais que perdas relativas até limites práticos, portanto ? tende a aumentar até restrições magnéticas/reativas.
Explicação
A relação entre a tensão terminal e a corrente de carga é linear e inversamente proporcional à resistência interna, o que explica a diminuição da tensão terminal com o aumento da corrente. Os cálculos realizados para corrente, tensão, potência e eficiência demonstram como a energia é dissipada e a eficiência do sistema em converter energia elétrica em potência útil. O aumento da velocidade do gerador eleva a força eletromotriz, resultando em maior corrente e potência na carga, aumentando a eficiência até que limitações práticas sejam alcançadas.
Raio-X da questão
tensão terminal e eficiência
avaliacao
tensão em circuitos elétricos · lei de Ohm
Revisar a Lei de Ohm e conceitos de potência e eficiência em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a relação entre a tensão terminal e a corrente, não considerando a resistência interna do gerador ao calcular a tensão.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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