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Física

Receptores Elétricos

Miguel Bertelli
Publicado por Miguel Bertelli
Última atualização: 22/7/2019

Introdução

Um receptor elétrico é um tipo de aparelho que transforma a energia elétrica em qualquer outro tipo de energia que não seja apenas calor.

Como exemplo de receptor elétrico temos o liquidificador utilizado na cozinha, em que ele é alimentado com energia elétrica, e a transforma em energia mecânica, fazendo com que suas lâminas girem e triturem o alimento. 

Outro exemplo é a britadeira, muito utilizada em construções, e que também é alimentada com energia elétrica e a transforma em energia mecânica.

Temos muitos outros exemplos, como ventiladores, aparelhos de som, geladeiras, etc.

Força contraeletromotriz (f.c.e.m.)

A força contraeletromotriz, também conhecida como força eletromotriz inversa, é uma força eletromotriz oposta a corrente elétrica.

A força contraeletromotriz é dada pela razão entre o trabalho realizado pelo receptor elétrico e a quantidade de carga elétrica consumida pelo mesmo. Ela é representada pela letra grega épsilon com um apóstrofo ( \({\epsilon}'\)), e é dada pela seguinte fórmula:

\[{\epsilon}'=\frac{\tau }{\Delta q}\]

Sendo:

  • \({\epsilon}'\) a força contraeletromotriz;
  • \({\tau\) é o trabalho;
  • \(\Delta q\) é a quantidade de carga;

Equação dos receptores

Um receptor só funciona devido ao trabalho que os elétrons fazem, fornecendo energia para o aparelho, assim, para funcionar, temos que ter corrente elétrica passando pelo receptor.

diferença de potencial (d.d.p.) que um gerador faz é que vai estar disponível para o funcionamento de um receptor. Todo receptor possui uma resistência interna, fazendo com que a d.d.p. que o receptor elétrico utiliza seja menor que a d.d.p total do sistema

Essa d.d.p. utilizada pelo aparelho é a que chamamos de força contraeletromotriz.

Sabendo que a d.d.p. total vai ser a soma da força contraeletromotriz com a perda de d.d.p. pela resistência podemos escrever a seguinte equação:

\[U={\epsilon}'+r \cdot i\]

Sendo:

  • U a d.d.p. do gerador;
  • \({\epsilon}'\) a força contraeletromotriz;
  • r é o valor da resistência interna do receptor elétrico;
  • i é a intensidade da corrente passando pela resistência do receptor elétrico;

Curva característica de um receptor elétrico

Figura de uma curva característica de um receptor elétrico

A equação de um receptor é dada por uma função de primeiro grau, ou seja, linear, e podemos ver isso na imagem acima. O eixo das abscissas é dado pela d.d.p. total e o eixo das ordenadas é dada pela corrente elétrica que passa pelo receptor.

coeficiente linear (onde a função intercepta o eixo y) terá o valor da força contraeletromotriz, e o coeficiente angular (ângulo que a função faz em relação ao eixo x) terá o valor da resistência interna do receptor.

Potência em um receptor elétrico

Potência total

É a potência fornecida para um receptor através de uma força eletromotriz produzida por um gerador, e vai ser dada pela seguinte fórmula:

\[P_{T}=i\cdot U\]

Sendo:

  • \(P_{T}\) a potência fornecida por um gerador;
  • i a corrente elétrica;
  • U a d.d.p. do gerador;

Potência útil

Um receptor elétrico perde uma parte da potência fornecida devido a aquecimentos (perda por calor), vibração, energia sonora, etc. A potência útil é a potência que realmente é utilizada para o receptor funcionar, e é dada pela seguinte fórmula:

\[P_{U}=i\cdot {\epsilon }'\]

Sendo:

  • \(P_{U}\) a potência utilizada;
  • i a corrente elétrica;
  • \({\epsilon}'\) a força contraeletromotriz;

Potência dissipada

A potência dissipada é a potência perdida pelo receptor na forma de energia térmica, energia sonora, vibração, etc. Ela é dada pela seguinte fórmula:

\[P_{D}=r \cdot i^{2}\]

Sendo:

  • \(P_{D}\) é a potência dissipada;
  • r é a resistência interna do receptor;
  • i é a corrente elétrica;

Rendimento de um receptor elétrico

Para calcular o rendimento de um receptor, fazemos a razão entre a potência útil e a potência total, como mostra a fórmula abaixo:

\[\eta = \frac{P_{U}}{P_{T}}\]

Sendo:

  • \(\eta\) é o rendimento do receptor;
  • \(P_{U}\) é a potência útil;
  • \(P_{D}\) é a potência dissipada;

Também podemos escrever a fórmula do rendimento da seguinte forma:

\[\eta = \frac{U}{{\epsilon }'}\]

Sendo:

  • \(\eta\) é o rendimento útil;
  • U é a d.d.p. total;
  • \({\epsilon}'\)  é a força contraeletromotriz;

Fórmulas



Exercícios

Exercício 1
(UECE/2015)

Um motor elétrico disponibiliza 400W de potência e consome 0,8 kWh de energia durante uma determinada realização de trabalho. A eficiência do motor nesse processo é 

Ilustração: Rapaz corpulento de camiseta, short e tênis acenando

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