Desenhe o circuito equivalente com os parâmetros elétricos (nomes) e a carga, do gerador de corrente continua shunt longo.

Passo 1

O que o enunciado pede: desenhar o circuito equivalente de um gerador de corrente contínua composto no arranjo “shunt longo” (long‑shunt), indicando os parâmetros elétricos (nomes) e a carga.
Informações relevantes que devem aparecer no desenho (vou listar tudo que preciso representar):
  • Fonte de força eletromotriz do enrolamento de armadura \mathcal{E} (ou E).
  • Resistência interna da armadura \(R_a).
  • Enrolamento de campo em série (resistência) \(R_s).
  • Enrolamento de campo shunt (paralelo) \(R_{sh}).
  • Carga externa R_L (a carga do gerador).
  • Tensões e correntes principais: tensão de terminais V_t, corrente de armadura I_a, corrente de carga I_L, corrente do shunt I_{sh}.
    Não vou resolver valores numéricos — só desenhar e explicar o circuito equivalente com os nomes e relações entre as grandezas.

Passo 2

Breve explicação do que é “shunt longo” (didática rápida e prática):
  • Em um gerador composto, existe um enrolamento de campo em série ( R_s) e outro em derivação (shunt, R_{sh}).
  • No arranjo “long‑shunt” a bobina shunt ( R_{sh}) está ligada aos terminais externos do gerador (ou seja, em paralelo com a combinação série formada pela armadura e o enrolamento série e a própria carga). Isso significa que o shunt vê a tensão de terminais V_t.
  • Consequência prática: a corrente do shunt I_{sh} = V_t/R_{sh} e a corrente de armadura I_a atravessa o enrolamento série R_s antes de chegar aos terminais, e no terminal positivo essa corrente se divide entre I_{sh} e I_L.

Passo 3

Desenho em forma textual (circuito equivalente) com os parâmetros nomeados e a carga.
Vou mostrar o traçado principal e as etiquetas das grandezas. Todos os símbolos elétricos escritos com seus nomes entre parênteses:
(−) — [ \mathcal{E}] — [ \,R_a\,] — [ \,R_s\,(série)é] — (+) Terminal
| |
| ±-- to R_L — (−)
| |
| ±-- to R_{sh} — (−)
|___________________________________|
Agora, em forma um pouco mais organizada (linha a linha), com setas de corrente:
(−) ── (retorno comum) ──┐

└─ [ \mathcal{E}] ─ [ \,R_a\,] ─ [ \,R_s\,] ─ (+) Terminal

├─ I_L → [ \,R_L\,] → (−)

└─ I_{sh} → [ \,R_{sh}] → (−)
Etiquetas importantes no desenho:
  • Gerador: tensão interna (fem) \mathcal{E} (ou E).
  • Resistências em série: \,R_a (armadura) e \,R_s (campo série).
  • Resistência em paralelo (shunt): \,R_{sh} conectada entre os terminais (+) e (−).
  • Carga: \,R_L conectada entre os terminais (+) e (−).
  • Correntes: \,I_a passa por \mathcal{E}, R_a e R_s (mesma corrente em ambos); na saída do R_s a corrente se divide: \,I_a = I_L + I_{sh}.

Passo 4

Explicação das grandezas e das equações que ligam os parâmetros (para você poder usar isso em prova):
  1. Relação de correntes no nó do terminal positivo (lei de Kirchhoff das correntes):
I_a = I_L + I_{sh}.
Aqui \,I_a é a corrente que sai da armadura e atravessa R_s; \,I_L é a corrente que vai para a carga R_L; \,I_{sh} é a corrente pelo campo shunt R_{sh}.
  1. Tensões nos ramos paralelos (tensão de terminais):
V_t = I_L\,R_L = I_{sh}\,R_{sh}.
Ou seja, a tensão de terminais V_t aparece tanto na carga quanto no shunt.
  1. Equação de tensão interna (KVL no circuito interno desde o polo + até o polo − atravessando a armadura e campos):
\mathcal{E} = V_t + I_a\,R_a + I_a\,R_s.
(escrevi I_a R_s porque a corrente do série R_s é igual a I_a). Se houver queda de escovas ou outros elementos internos, somam-se aqui.
  1. Se você quiser isolar V_t em função de \mathcal{E} e correntes:
V_t = \mathcal{E} - I_a\,(R_a+R_s).
  1. Para calcular correntes em prova: primeiro relaciona V_t com I_{sh} e I_L (pela equação do item 2), usa I_a = I_L+I_{sh} e depois aplica a equação do item 3 para fechar o sistema. Em muitos exercícios o problema dá \mathcal{E}, R_a, R_s, R_{sh} e R_L, e aí você resolve as equações simultâneas para obter V_t e correntes.

Passo 5

Dicas práticas para a hora da prova — passo a passo de como usar o circuito equivalente se te pedirem calcular tensões ou correntes:
  1. Identifique a configuração long‑shunt e escreva que I_{sh}=V_t/R_{sh} e I_L=V_t/R_L.
  2. Use I_a = I_L + I_{sh}.
  3. Substitua I_a na KVL interna \mathcal{E} = V_t + I_a(R_a+R_s).
  4. Isso dá uma equação única em V_t; resolva para V_t. Depois calcule I_L e I_{sh}.
    Exemplo simbólico rápido: substituindo I_a=(V_t/R_L)+(V_t/R_{sh}) em \mathcal{E}=V_t+I_a(R_a+R_s) temos
\mathcal{E} = V_t + \left(\frac{V_t}{R_L}+\frac{V_t}{R_{sh}}\right)(R_a+R_s).
Fatorando V_t obtém-se uma equação do tipo \mathcal{E} = V_t\left[1 + (R_a+R_s)\left(\frac{1}{R_L}+\frac{1}{R_{sh}}\right)\right] que permite resolver V_t.

Resposta

(−) ── [ \mathcal{E}] ─ [ \,R_a\,] ─ [ \,R_s\,] ─ (+) Terminal
                     │
                     ├─ I_L → [ \,R_L\,] → (−)
                     └─ I_{sh} → [ \,R_{sh}] → (−)
Parâmetros e relações principais:
I_a = I_L + I_{sh},\qquad V_t = I_L R_L = I_{sh} R_{sh},\qquad \mathcal{E} = V_t + I_a(R_a+R_s).

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