A tensão de saída de uma fonte CC é de 45 V em circuito aberto, mas quando está fornecendo 200 mA a tensão nos seus terminais cai para
. Pede-se:
(a) Regulação de tensão; Relação entre a variação de tensão da fonte sem carga (
) e tensão com máxima corrente de saída (
).
. Quanto menor a regulação, melhor a fonte.
(a) Regulação de tensão; Relação entre a variação de tensão da fonte sem carga (
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados (já presentes no problema):
- Tensão em circuito aberto:
. - Corrente de saída quando a tensão cai:
. - Tensão nos terminais com essa corrente:
.
O que é pedido:
- (a) Calcular a regulação de tensão e apresentar a relação entre a variação de tensão sem carga (
) e a tensão com corrente máxima de saída ( ).
Passo 2
Definição e fórmula da regulação de tensão (explicação didática).
- A regulação de tensão de uma fonte mede quanto a tensão de saída varia entre circuito aberto (sem carga) e em carga plena. É uma maneira de quantificar a “queda” de tensão quando a fonte fornece corrente.
- Uma fórmula comum (a do enunciado) é:
Aqui:
-
é a regulação em porcentagem. -
é a tensão em circuito aberto (sem carga). -
é a tensão com a corrente de saída máxima (ou tensão com carga). - Observação didática: essa fórmula divide pela tensão carregada
. Algumas referências dividem por ; isso só muda ligeiramente o número, mas é importante usar a definição pedida no enunciado.
Passo 3
Interpretação por modelo de fonte com resistência interna (útil para prova).
- Uma fonte real pode ser modelada como uma fonte ideal de tensão
em série com uma resistência interna . - Quando a fonte fornece corrente
, a queda de tensão sobre é , então:
- Deste relacionamento é possível achar
isolando:
Explico cada termo novamente:
em ohms,
em ampères, diferenças de tensão em volts. Esse cálculo ajuda a entender por que a tensão cai quando a corrente aumenta.
Passo 4
Cálculo numérico da regulação usando a fórmula pedida.
- Substituindo os valores:
- Calcule a diferença e a razão passo a passo:
Arredondando com duas casas decimais (prática comum em provas):
Passo 5
Cálculo do
(informação adicional útil para prova e entendimento).
- Usando a relação do modelo série:
- Interpretação: a resistência interna efetiva da fonte é
. Quanto menor , menor a queda de tensão para uma mesma corrente e melhor a estabilidade da fonte.
Passo 6
Interpretação final e dica para prova (motivacional).
- Resultado: a regulação é baixa (
), o que significa que a fonte mantém bem a tensão quando carregada — “quanto menor a regulação, melhor a fonte”. - Dica: em provas, sempre identifique qual definição de regulação foi pedida (dividindo por
ou por ); faça cálculo passo a passo como acima e, se pedir, calcule também pelo modelo série — isso costuma garantir pontos extras.