Um motor DC, quando usado como gerador, tem força eletromotriz de circuito aberto E = 9,0 V e resistência…
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 DC, quando usado como gerador, tem força eletromotriz de circuito aberto E = 9,0 V e resistência interna r = 2,0 O. Ao alimentar uma carga R = 7,0 O, responda: a) calcule a corrente entregue à carga e a potência elétrica dissipada na carga; b) usando potência mecânica fornecida ao eixo igual a 10 W, avalie se o conjunto é eficiente em converter potência mecânica em elétrica e explique se essa condição permite recarregar uma bateria de 9 V/1,0 Ah conectada diretamente.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
a) Circuito: E em série com r e R. Corrente I = E/(r+R) = 9,0 V/(2,0 O+7,0 O) = 9,0/9,0 = 1,0 A. Potência na carga P_R = I^2·R = (1,0 A)^2·7,0 O = 7,0 W. Potência dissipada na resistência interna P_r = I^2·r = 1,0^2·2,0 = 2,0 W. Potência elétrica gerada (E·I) = 9,0 V·1,0 A = 9,0 W; soma P_R+P_r = 9,0 W. b) Com Pmecânica = 10 W e potência elétrica convertida ˜ 9,0 W, a eficiência eletromecânica imediata ˜ 9/10 = 90% considerando apenas perdas elétricas internas; há ainda perdas mecânicas não contabilizadas (1,0 W). Quanto à recarga da bateria de 9 V: a tensão terminal sob carga é V_terminal = I·R = 1,0 A·7,0 O = 7,0 V, menor que 9,0 V da bateria, portanto, conectada diretamente nessa condição a bateria não será carregada; em circuito aberto a fem E = 9,0 V é igual à tensão nominal da bateria, mas sob carga a queda por r impede fornecer tensão superior à da bateria para carregamento efetivo. Recomenda-se sistema com regulação de tensão e corrente e tensões de circuito aberto e corrente de carga adequadas para recarga segura.
Explicação
A corrente é calculada pela Lei de Ohm, considerando a resistência total do circuito, e a potência na carga é obtida pela fórmula P = I²R. A eficiência é avaliada comparando a potência elétrica gerada com a potência mecânica fornecida, levando em conta as perdas. A tensão terminal sob carga é inferior à tensão da bateria, impossibilitando o carregamento direto, o que destaca a necessidade de um sistema regulador para garantir uma recarga adequada.
Raio-X da questão
circuito elétrico e eficiência
avaliacao
circuitos elétricos · potência elétrica
Revisar conceitos de circuitos elétricos e eficiência em conversão de energia.
O aluno pode confundir a relação entre potência elétrica e resistência, não aplicando corretamente a Lei de Ohm para calcular a corrente.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
Questões parecidas com resolução
- Um gerador de corrente contínua tem resistência interna Rg = 2,0 O e recebe potência mecânica Pm = 5,0 W. Seu rendimento…
- Uma bateria tem fem E = 12,0 V e resistência interna r = 0,50 O. Está ligada a um motor que drena I = 10,0 A. (a)…
- Uma bateria de tensão nominal 12 V e resistência interna r = 0,50 O alimenta um motor cuja resistência ôhmica…
- Uma bateria idealizada de tensão E = 12,0 V tem resistência interna r = 0,50 O e alimenta um motor cuja resistência…
- Um gerador acoplado a um eixo aplica torque t = 45,0 N·m e gira a n = 120 rpm. A eficiência do gerador é ?_gen = 85% e…
- Um gerador CC tem fem E = 120 V e resistência interna r = 0,50 O. a) Descreva qualitativamente como varia a tensão…
🔎 Procurar outra questão
Procure no banco do GeraProva pelo tema ou por um trecho do enunciado. Cada questão já vem com resolução comentada e a análise de cada alternativa.
Professor: monte a prova com questões como esta, com gabarito e folha de respostas, em 30 segundos. Ver planos · Blog