- Anotar os valores na tabela. Calcular a Potência Útil (
) e o Rendimento Percentual (
) do circuito.
1000
800
600
400
200
100
80
60
40
20
0
E(V)
i(mA)
Pu(mW)
|
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1000 | 800 | 600 | 400 | 200 | 100 | 80 | 60 | 40 | 20 | 0 |
| E(V) | |||||||||||
| i(mA) | |||||||||||
| Pu(mW) | |||||||||||
|
|
Passo 1
O enunciado pede que eu anote valores numa tabela para vários valores de resistência de carga
(as colunas já listadas:
) e que calcule a Potência Útil
e o Rendimento Percentual
do circuito. As colunas da tabela são:
,
,
e
.
Informações dadas explicitamente:
- Lista de valores de
(em ).
Informações que faltam e são necessárias para preencher numericamente a tabela:
- A força eletromotriz da fonte (vou chamar de
, em volts), e - A resistência interna da fonte (vou chamar de
, em ohms),
ou então valores de tensão terminal e corrente medidos para cada resistência de carga. Sem pelo menos um par de dados (e , ou medições por ), NÃO há como calcular numericamente as colunas pedidas.
Observação sobre o título da coluna
: está ambíguo se se refere à força eletromotriz da fonte (
) ou à tensão terminal sobre a carga
. Para resolver numericamente preciso saber o que significa aí ou ter
e
. Vou então explicar passo a passo como proceder assim que esses dados existirem.
Passo 2
Modelo elétrico e definições (o que cada símbolo significa):
-
: força eletromotriz da fonte (em volts), a tensão ideal sem carga. -
: resistência interna da fonte (em ohms). -
: resistência da carga (em ohms) — valores dados na tabela. -
: corrente que percorre o circuito (em ampère). -
ou : tensão terminal sobre a resistência (em volts). -
: potência útil, potência dissipada na carga (em watts). -
: potência fornecida pela fonte elétrica (em watts). -
: rendimento (adimensional), .
Esses símbolos aparecem em circuitos simples com fonte de tensão com resistência interna em série com a carga.
Passo 3
Fórmulas básicas (leia com calma; são fáceis e muito úteis na prova):
- Corrente no circuito (Lei de Ohm para o circuito série fonte + r + R):
Explicação: a tensão útil
“vê” a soma das resistências
; pela lei de Ohm
.
- Tensão na carga
(tensão terminal):
Explicação: queda de tensão em
é corrente vezes
.
- Potência útil (potência dissipada em
):
duas formas equivalentes (use a que for mais prática):
Explicação: potência é
, ou
.
- Potência fornecida pela fonte:
- Rendimento (fração da potência fornecida que vai para a carga):
Portanto
Explicação: a razão simplifica muito — o rendimento depende só da divisão das resistências.
Passo 4
Unidades e conversões práticas para preencher a tabela do jeitinho pedido:
- Corrente
calculada nas fórmulas vem em ampère. Para colocar na tabela em miliampère use:
- Potência
nas fórmulas vem em watts. Para colocar em miliwatt use:
- A coluna
da tabela: se ela representa a tensão terminal sobre , então preencha com calculado em volts usando a fórmula do Passo 3. Se a coluna representa a força eletromotriz da fonte, então esse valor é constante e igual a para todas as linhas. Confirme qual interpretação se for executar numericamente.
Passo 5
Procedimento prático para cada linha da tabela (passo-a-passo que você pode aplicar na prova sem calculadora, se os números forem simpáticos):
- Pegue um
da linha. - Calcule
. - Converta para miliampere:
. - Calcule
e anote em volts na coluna se essa coluna for tensão terminal; se for emf, coloque . - Calcule
(em W) e converta para mW: . - Calcule
e escreva com uma casa ou duas decimais conforme pedido.
Dica prática: às vezes é mais simples calcular primeiro a fração
— com ela obtém-se
direto e também
. Assim evita passos repetitivos.
Passo 6
Exemplo ilustrativo (NÃO é a resposta da sua tabela — é só para você ver como aplicar as fórmulas). Suponha que a fonte tenha
e
. Vou mostrar apenas a primeira linha
para ilustrar o cálculo:
- Corrente:
- Tensão na carga:
- Potência útil:
- Rendimento:
Fácil de ver como aplicar para as demais linhas com as mesmas fórmulas.
Passo 7
Resumo final do que é necessário para preencher a sua tabela:
- Se a coluna
é a tensão terminal, então com os valores de e fornecidos eu calculo cada , cada , cada e usando as fórmulas do Passo 3 e as conversões do Passo 4. - Se, alternativamente, o enunciado pretendia que a coluna
já fosse um dado experimental diferente (por exemplo, leituras medidas), então preciso desses valores medidos para continuar.
Como não foi fornecido nem o valor da fonte (
) nem a resistência interna (
), nem leituras experimentais, não é possível calcular numericamente os valores pedidos na tabela.
Resposta
Não é possível preencher numericamente a tabela porque não foi fornecida a força eletromotriz da fonte (
) nem a resistência interna (
); com esses dados (ou com leituras de tensão terminal e corrente) a tabela pode ser preenchida seguindo os passos e fórmulas apresentados acima.