Um motor CC é alimentado por U = 48,0 V, tem resistência do enrolamento R = 1,20 O, constante de torque k_t =…
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 motor CC é alimentado por U = 48,0 V, tem resistência do enrolamento R = 1,20 O, constante de torque k_t = 0,080 N·m/A e constante de força contra-eletromotriz k_e = 0,080 V·s/rad. O eixo suporta carga T_load = 2,00 N·m. Em regime permanente, determine: (a) corrente I (A), (b) velocidade angular ? (rad/s), (c) potência mecânica útil P_mech (W), (d) perdas Joule P_loss (W) e eficiência ?. Use T = k_t·I, E_b = k_e·?, U = E_b + I·R, P_mech = T·? e P_in = U·I.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Corrente: T = k_t·I ? I = T_load / k_t = 2,00 / 0,080 = 25,0 A. 2) Queda ôhmica: V_R = I·R = 25,0·1,20 = 30,0 V. Contra-fem: E_b = U - V_R = 48,0 - 30,0 = 18,0 V. 3) Velocidade angular: ? = E_b / k_e = 18,0 / 0,080 = 225 rad/s. 4) Potência mecânica útil: P_mech = T_load·? = 2,00·225 = 450 W. 5) Potência de entrada: P_in = U·I = 48,0·25,0 = 1200 W. 6) Perdas Joule: P_loss = I^2·R = (25,0)^2·1,20 = 625·1,20 = 750 W. Confere: P_in - P_loss = 1200 - 750 = 450 W = P_mech. 7) Eficiência: ? = P_mech / P_in = 450 / 1200 = 0,375 = 37,5%. Apresente unidades SI em todos os resultados.
Explicação
Os cálculos foram realizados utilizando as relações entre torque, força contra-eletromotriz, corrente e resistência do motor, permitindo determinar a corrente, a velocidade angular e a potência mecânica útil. As perdas Joule foram calculadas a partir da corrente e resistência, e a eficiência foi obtida pela razão entre a potência mecânica útil e a potência de entrada. Todos os resultados estão em conformidade com as leis da física que regem o funcionamento de motores elétricos.
Raio-X da questão
motor CC e eficiência
avaliacao
circuitos elétricos · motores elétricos
Revisar as equações de motores elétricos e eficiência.
O aluno pode confundir a relação entre tensão, corrente e resistência, aplicando a lei de Ohm de forma inadequada.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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