Você deve projetar um gerador que tenha uma fem máxima de 8.0 V .
a. Descreva um gerador elétrico e seu funcionamento;
b. Se a bobina do gerador tem 200 espiras de área 0.030 m 2 , qual deve ser a frequência do gerador se utilizarmos um campo uniforme de 0.030 T ?
a. Descreva um gerador elétrico e seu funcionamento;
b. Se a bobina do gerador tem 200 espiras de área 0.030 m 2 , qual deve ser a frequência do gerador se utilizarmos um campo uniforme de 0.030 T ?
Passo 1
O enunciado pede que projetemos um gerador com fem máxima de
. Vamos usar o conteúdo de indução eletromagnética, mais especificamente a lei de Faraday para geradores de corrente alternada, e a relação entre a frequência de rotação e a fem máxima.
Passo 2
Um gerador elétrico é um dispositivo que converte energia mecânica em energia elétrica por meio da indução eletromagnética. Ele geralmente consiste numa bobina (ou enrolamento) que gira num campo magnético uniforme. A variação do fluxo magnético através da bobina induz uma força eletromotriz (fem) alternada em suas extremidades, segundo a lei de Faraday: quanto maior a velocidade angular da bobina, maior a fem gerada.
Passo 3
A fem máxima de um gerador de espiras girando num campo uniforme é dada por
em que
é o número de espiras,
é a intensidade do campo magnético,
é a área de cada espira e
é a velocidade angular. Como
, temos
Passo 4
Substituindo
,
,
e
:
Resposta
a) Um gerador elétrico é um dispositivo que converte energia mecânica em elétrica através da rotação de uma bobina num campo magnético, induzindo uma fem alternada segundo a lei de Faraday.
b) A frequência deve ser aproximadamente .
b) A frequência deve ser aproximadamente