Como são chamados os aparelhos que transformam a maior parte da energia elétrica em movimento?

Os receptores elétricos são muito comuns no nosso dia-a-dia. Provavelmente você, que está lendo esse artigo, deve ter alguns deles na sua residência. Definem-se receptores elétricos como qualquer dispositivo que transforma energia elétrica em energia não-elétrica que não seja exclusivamente em energia térmica, pois os dispositivos que transformam e energia elétrica totalmente em energia térmica são definidos como resistores.

Um bom exemplo de receptor elétrico é o motor elétrico, como ventiladores, liquidificadores e batedeiras. Quando recebem energia elétrica, esses motores a transformam em energia mecânica que pode ser observada no giro desses aparelhos.

Símbolo e Equação Característica
Quando ligamos um desses aparelhos anteriormente citados a uma fonte de energia elétrica, observamos que essa energia é transformada em energia de mecânica de rotação, e não é só isso. Observe que quando você usa, por exemplo, um liquidificador para fazer uma vitamina, ele também se aquece. Isso ocorre por que a energia elétrica consumida pelo aparelho é dividida. Parte dela vai para o funcionamento e outra parte se perde em forma de dissipação devido à resistência dos enrolamentos e nos contatos.

Para o funcionamento do receptor se estabelece uma diferença de potencial (ddp) U entre os seus terminais, parte dela é queda ôhmica devido a resistências internas do aparelho (r), e outra parte é devido ao funcionamento mecânico. A parte da ddp devido ao funcionamento mecânico é uma ddp útil e é denominada como força contra-eletromotriz (fcem) simbolizada por E'. Um receptor em um esquema de um circuito é representado da seguinte forma:

Pela figura anterior, observe que há uma semelhança entre o símbolo do gerador com o símbolo do receptor, mas no receptor, a corrente vai do pólo positivo para o negativo da bateria enquanto no gerador ocorre o contrário. Isso é natural, pois o gerador é quem está criando a corrente elétrica enquanto o receptor apenas a recebe.

Da mesma figura podemos tirar a equação característica do receptor. Observe que a ddp fornecida ao mesmo, parte dela vai para o funcionamento, e outra parte para os elementos dissipativos. Portanto, a equação característica fica:

Observe que o termo na equação referente à dissipação, é a lei de Ohm aplicada na resistência interna do receptor.

Potência e rendimento no receptor
A figura abaixo representa um esquema de um gerador ligado diretamente a um receptor. Apesar dos símbolos dos dois elementos serem muito semelhantes, o gerador é o que apresenta maior força eletromotriz e a corrente nele flui do pólo negativo para o pólo positivo.

Quando ligamos um receptor a um gerador, não é difícil perceber que a potência útil do gerador, que é aquela que ele lança para o circuito, na verdade será a potencia total do receptor elétrico. Ao receber essa potência total, o receptor aproveita parte dela para o seu funcionamento normal e essa potência é denominada como potência útil e outra parte é dissipada, e logicamente ela é denominada como potência dissipada. Observe o quadro abaixo.

É importante assinalar que não existem receptores com rendimento igual a um, ou seja, cem por cento. Em uma situação dessas teríamos toda a energia fornecida a ele sendo usada para o seu funcionamento e nada estaria sendo dissipado. Essa situação é fisicamente impossível, pois sempre haverá uma parcela da energia sendo dissipada.

Corrente Elétrica e Transformação de Energia

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Corrente Elétrica: Transformação de Energia

Por: Isabela Lopes

Começar pedindo aos alunos que identifique aparelhos elétricos e eletrônicos em casa, na sala de aula e em outros lugares.

Os aparelhos abaixo têm em comum o fato de transformarem a energia elétrica fornecida por uma fonte em energia térmica. Esses aparelhos são os que tem a construção mais simples: possuem um pedaço de fio em forma de espiral cujo nome é resistor.

Os aparelhos abaixo quando são colocados em funcionamento, notaremos que a grande parte deles produz algum tipo de movimento, isto é, transformam a maior parte da energia elétricaque recebem da fonte em energia mecânica.

Podemos analisar algumas especificações técnicas de alguns desses aparelhos. Nesse momento os alunos devem pegar as seguintes informações:

• Tensão
• Potencia
• Corrente
• Frequência

Tensão

 A força que irá movimentar os elétrons pode ser denominada diferença de potencial (ddp), força eletromotriz ou ainda tensão elétrica. O esquema abaixo ajuda a entender melhor.

Quando dizemos que o valor numérico é 110V, a sua unidade de medida que é volt e o símbolo de sua unidade que é V. Damos os nomes dos provocadores da tensão de geradores, por exemplo: baterias e pilhas.

Os aparelhos elétricos que são ligados na tomada ou à rede elétrica da residência trazem escrito os valores de 110V ou 220V. Alguns aparelhos como os rádios, por exemplo, permitem que se ajuste o aparelho à tensão da rede elétrica da residência da cidade onde você mora pode ser 110V ou 220V.

Outros aparelhos como a geladeira, a máquina de lavar, o ferro de passar roupa, o liquidificador, não tem tal botão que permite o ajuste da tensão. Eles funcionam ou na tensão 110V ou na 220V. No caso de um desses aparelhos ser ligado numa tensão maior que a especificada pelo fabricante, ele queima quase que imediatamente. Se ele for ligado a uma tensão menor que a especificada, ou o aparelho não funciona ou funciona precariamente.

Potência

A potência é a grandeza elétrica que indica o consumo de energia elétrica do aparelho em cada unidade de tempo de seu funcionamento.

1 W = 1 J/s

Por exemplo, se uma lâmpada tem potência de 100 watt, significa que em cada segundo de funcionamento ela consome 100 joules de energia elétrica. A maioria dos aparelhos elétricos tem apenas um valor de potência, mas existem alguns que trazem escrito mais de um valor como por exemplo o chuveiro elétrico. Nesse caso, ele tem geralmente um valor para a posição verão e outro para o inverno. No verão, onde a água é menos aquecida, o valor é menor. No inverno, onde a água é mais aquecida, o valor da potência é maior e, consequentemente, o consumo da energia elétrica é também maior.

OBS: O consumo representa a quantidade de energia consumida ou utilizada por sua residência. Ela é medida em kWh que significa quilo watt-hora. O quilo é o mesmo do quilograma, quilometro, e significa 1.000 vezes. Já watt-hora representa a medida da energia elétrica. Embora possa lhe parecer estranho. Que watt-hora seja uma unidade de energia (você se lembra de uma outra?). Recorde que watt é uma unidade de potência e hora uma unidade de tempo. O produto potência x tempo resulta na energia. Assim, watt-hora representa o produto da potência pelo tempo e 1kWh é 1.000 watt-hora.

Nesse momento podemos levar algumas contas de luz para ser discutidas com os alunos.

Corrente

A corrente elétrica é uma grandeza cujo valor depende da potência do aparelho e também da tensão em que ele é colocado para funcionar. Por exemplo, uma lâmpada de 100 watt feita para funcionar na tensão 110 volts, quando ligada requer maior corrente elétrica que uma de potência de 60 watt e de mesma tensão. É por essa razão que a lâmpada de 100 watt apresenta luminosidade maior que a de 60 watt.

Existem dois tipos de corrente elétrica: a corrente contínua que é fornecida por pilhas e baterias e a corrente alternada que é aquela fornecida pelas usinas para as casas, indústrias, etc.

A corrente contínua tem valor que não se altera para um mesmo aparelho e tem como símbolo nos folhetos ou mesmo nas chapinhas dos aparelhos as letras “CC” ou “DC”. A corrente alternada tem um valor que varia dentro de um intervalo durante o funcionamento de um mesmo aparelho elétrico. Ela tem como símbolos as letras “CA” ou “AC” ou mesmo o sinal ~.

P = V .I

Frequência

Embora a frequência seja uma grandeza que comparece na maioria dos aparelhos elétricos nos valores 50/60 e na unidade hertz (Hz) ela não é usada somente na eletricidade. Nesse caso, ela se refere a uma característica da corrente elétrica alternada obtida com as usinas geradoras de eletricidade. No Brasil, a frequência da corrente alternada é de 60 hertz, ou seja, 60 ciclos por segundos. Há países como Portugal e o Paraguai onde a frequência é de 50 hertz.

Quadro de Unidades

Vamos pensar?!

Entendendo um Pouco Sobre Chuveiros

• Que tipo de transformação de energia o chuveiro realiza?
• Onde ela é realizada?
• Quando a água esquenta menos?
• O resistor é divido em dois trechos. Qual posição e para a posição inverno? E para verão.
• Em qual posição a corrente é maior?

Na posição verão, o aquecimento da água é menor, e corresponde à menor potência do chuveiro. Na posição inverno, o aquecimento é maior, e corresponde à maior potência.

As ligações inverno-verão correspondem para uma mesma tensão, à diferentes potências. A espessura do fio enrolado – o resistor – comumente chamado de “resistência” é a mesma

As ligações inverno-verão são obtidas usando-se comprimentos diferentes do resistor. Na ligação verão usa-se um pedaço maior deste mesmo fio, enquanto a ligação inverno é feita usando-se um pequeno trecho do fio, na posição verão é utilizado um trecho maior.

Na ligação inverno, a corrente no resistor deverá ser maior do que na posição verão, permitindo assim que a potência e, portanto, o aquecimento, sejam maiores. Quando a tensão, o material e a espessura são mantidas constantes, podemos fazer a seguinte relação, conforme a tabela a seguir:

Para Resolver

Se tivermos uma lâmpada de 100W com uma tensão de 110V temos uma potência P e a mesma lâmpada na tensão 220V qual a sua potência nesse caso? O que acontece com a lâmpada?

Experiências

Youtube: Experimento Corrente Elétrica
Youtube: Associação de Resistores (Lâmpadas)

Sugestões de Experiências

Abaixo alguns exemplos de atividades para serem realizadas com os alunos em sala de aula.

Nessas atividades os alunos aprenderão como trabalhar com um multímetro, fazendo medidas das voltagens, correntes e etc.

Materiais necessários: multímetro, pilhas e fios

Caso o professor tenha resistores disponíveis para uso, é possível montar pequenos circuitos e explorar mais conteúdo.

Figura 1-Multímetro

Figura 2-Coloque as pilhas como mostra a figura abaixo. Nessa montagem, conseguimos medir a diferença de potencial entre as duas lâmpadas.

Figura 3-Aqui vamos medir a diferença de potencial da tomada.

Figura 4-Valor obtido referente a figura 3

A partir das experiências, os alunos puderam construir um gráfico da voltagem em função da corrente, umas três medidas são suficientes para ver o comportamento do gráfico.

O professor pode discutir sobre o coeficiente angular da reta e potência.

Referencias:

• Livro Gref.
• http://www.coladaweb.com/fisica/eletricidade/tensao-eletrica

Quais os aparelhos que transformam energia elétrica em movimento?

Como são chamados os aparelhos elétricos que transformam a maior parte da energia elétrica que recebem em energia mecânica?

Como são chamados todos os aparelhos que transformam energia elétrica em outra forma de energia?

Qual aparelho que transforma energia elétrica em energia cinética?