Explique qualitativamente e quantitativamente como o aumento da carga elétrica em um motor alimentado por…
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
Explique qualitativamente e quantitativamente como o aumento da carga elétrica em um motor alimentado por bateria altera a corrente, a tensão terminal, as perdas internas e a potência mecânica. Considere bateria E = 12 V, resistência interna r = 0,5 O; corrente aumenta de 3 A para 6 A. Mostre cálculos e interpretação.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
Model answer: Para I1 = 3 A: V_term1 = E - I1·r = 12 - 3·0.5 = 10.5 V. Potência elétrica entregue P_in1 = V_term1·I1 = 10.5·3 = 31.5 W. Perda interna P_loss1 = I1^2·r = 9·0.5 = 4.5 W. Para I2 = 6 A: V_term2 = 12 - 6·0.5 = 9.0 V. P_in2 = 9.0·6 = 54 W. P_loss2 = 36·0.5 = 18 W. Interpretação: ao aumentar a corrente, a tensão terminal cai por queda interna, mas P_in pode aumentar (aqui de 31.5 W para 54 W). A potência mecânica útil depende da eficiência do motor; por exemplo, com ? = 0.70, P_mec1 = 0.70·31.5 = 22.05 W e P_mec2 = 0.70·54 = 37.8 W — aumenta. No entanto, perdas internas (I^2·r) crescem fortemente (4.5 ? 18 W), elevando aquecimento e reduzindo autonomia da bateria. Conclusão: maior carga aumenta potência disponível ao eixo até limites do motor, mas aumenta perdas e estresse térmico, exigindo avaliação de eficiência e capacidade térmica.
Explicação
A explicação aborda de forma clara a relação entre corrente, tensão terminal, perdas internas e potência mecânica em um motor alimentado por bateria, utilizando cálculos precisos para ilustrar as mudanças. A análise qualitativa destaca como o aumento da corrente impacta a eficiência do motor e as perdas, além de considerar a importância da temperatura e da autonomia da bateria. A conclusão sintetiza os efeitos do aumento da carga, enfatizando a necessidade de balancear potência e perdas para otimizar o desempenho do motor.
Raio-X da questão
carga elétrica e potência
avaliacao
carga elétrica · potência elétrica
Revisar a relação entre corrente, tensão e resistência em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a relação entre carga elétrica e corrente, não considerando como a variação da carga afeta a tensão e a potência do motor.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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