Explique por que a corrente gerada nas usinas é alternada e não contínua, relacionando com o princípio de funcionamento dos alternadores.
Passo 1
O enunciado pede para explicar por que as usinas geram corrente alternada em vez de contínua, relacionando essa escolha com o princípio de funcionamento dos alternadores. Para isso, vamos usar a lei de Faraday da indução eletromagnética e o modelo de um alternador (bobina girando num campo magnético).
Passo 2
A base teórica é a lei de Faraday, que diz que a força eletromotriz induzida em uma espira é
onde
é o fluxo magnético através da espira. Se
varia no tempo, a f.e.m. também varia.
Passo 3
Num alternador, uma bobina de área
gira com velocidade angular
num campo magnético uniforme
. O ângulo entre a normal da bobina e o campo é
, então
Logo
que é uma função senoidal, ou seja, alternada.
Passo 4
Para gerar corrente contínua seria preciso um comutador (conjunto de escovas e lâminas) que retifica a saída da bobina, girando junto com ela. Esse dispositivo aumenta custo e manutenção. Já o alternador sem comutador entrega diretamente a tensão alternada descrita acima.
Além de simplificar o gerador, a corrente alternada permite o uso de transformadores para elevar ou reduzir tensão com facilidade, reduzindo perdas na transmissão a longas distâncias. Por essas razões — princípio de indução que gera naturalmente uma f.e.m. senoidal e a praticidade técnica e econômica — as usinas produzem corrente alternada.
Além de simplificar o gerador, a corrente alternada permite o uso de transformadores para elevar ou reduzir tensão com facilidade, reduzindo perdas na transmissão a longas distâncias. Por essas razões — princípio de indução que gera naturalmente uma f.e.m. senoidal e a praticidade técnica e econômica — as usinas produzem corrente alternada.
Resposta
As usinas usam alternadores porque a rotação da bobina num campo magnético gera naturalmente uma f.e.m. senoidal (corrente alternada) pela lei de Faraday, dispensando comutadores caros e permitindo transformar tensões com facilidade para transmissão eficiente.