Uma fonte de tensão real de 20 V e resistência interna de 5 Omega, sendo ligado a uma carga de 15 Omega, determinar:
Máxima potência que a fonte pode fornecer, em quais condições ( 20 W )

Passo 1

Vamos lá! O enunciado diz: “Temos uma fonte de tensão real de 20 V com resistência interna de 5:Omega, ligada a uma carga de 15:Omega. Queremos descobrir qual é a máxima potência que essa fonte pode fornecer e em quais condições isso acontece.”
Conteúdo usado: Teorema da Máxima Transferência de Potência.
O que precisamos saber:
  • O teorema diz que a potência fornecida à carga é máxima quando a resistência da carga ( RL) é igual à resistência interna da fonte ( Rrm int).
  • Como calcular corrente e potência em circuitos de fonte com resistência interna.

Passo 2

Teoria do Teorema da Máxima Transferência de Potência
  1. Quando você tem uma fonte ideal de tensão E em série com sua resistência interna Rrm int, e conecta uma carga RL, a corrente no circuito é
I = ERrm int + RL,
2. A potência dissipada na carga é
PL = I^2,RL = (ERrm int+RL)^2 RL,
  1. O teorema diz que PL atinge o máximo quando
RL = Rrm int,

Passo 3

Aplicando ao nosso problema
Aqui E=20:V e Rrm int=5:Omega.
Pelo teorema, para ter potência máxima devemos escolher
RL = Rrm int = 5:Omega,

Passo 4

Cálculo da corrente e da potência
  1. Com RL=5:Omega, a corrente no circuito é
I = 205 + 5 = 2010 = 2:A,
2. A potência na carga é
Pmax = I^2,RL = (2)^2 times 5 = 4 times 5 = 20:W,

Passo 5

Interpretação final
  • A potência máxima que essa fonte consegue entregar é de 20 W.
  • Isso ocorre exatamente quando a carga tiver 5 Ω, igual à resistência interna da fonte.

Resposta

A máxima potência é 20:W, obtida quando $R_L = R_{\rm int} = 5:\Omega$.

Exercícios relacionados