Um gerador de corrente contínua possui uma bobina de 100 espiras que corta fluxo magnético de amplitude F0 =…
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 de corrente contínua possui uma bobina de 100 espiras que corta fluxo magnético de amplitude F0 = 0,02 Wb com frequência f = 50 Hz. Estime a f.e.m. máxima, a tensão eficaz, a corrente eficaz se resistência interna r = 2 O e carga R = 8 O, e avalie qualitativa e quantitativamente eficiência e principais perdas.
✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.
Resposta esperada
? = 2pf = 100p rad/s ˜314,16 rad/s. f.e.m. máxima E0 = N·?·F0 = 100·314,16·0,02 ˜ 628,3 V. Tensão eficaz V_rms = E0/v2 ˜ 444,3 V. Resistência total = r+R = 10 O ? I_rms = V_rms/10 ˜ 44,43 A. Potência na carga P_load = I^2·R ˜ (44,43^2)·8 ˜ 1,58×10^4 W. Perda joule interna P_int = I^2·r ˜ 3,95×10^3 W. Eficiência ˜ P_load/(P_load+P_int) ˜ 0,80 (80%). Perdas adicionais qualitativas: perdas por aquecimento (Joule), perdas magnéticas (histerese e correntes parasitas), perdas mecânicas por atrito e ventilação; eficiência pode reduzir na prática devido a tais perdas e à resistência crescente em temperaturas elevadas.
Explicação
A solução apresenta os cálculos necessários para determinar a f.e.m. máxima, a tensão eficaz e a corrente eficaz, utilizando as fórmulas apropriadas e considerando a resistência total do circuito. Além disso, avalia a eficiência do sistema ao relacionar a potência na carga com as perdas internas, destacando as principais fontes de perda de energia. Essa abordagem quantitativa e qualitativa fornece uma visão abrangente do desempenho do gerador de corrente contínua.
Raio-X da questão
gerador de corrente contínua
avaliacao
lei de Faraday · circuitos elétricos
Revisar os conceitos de f.e.m., tensão eficaz e eficiência em circuitos elétricos.
O aluno pode confundir a f.e.m. máxima com a tensão eficaz, aplicando a fórmula errada para calcular a tensão em circuitos de corrente contínua.
ciencia_tecnologia
pensamento_critico
cientifico
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