Geradores Elétricos: o que são, tipos e exemplos

Rafael C. Asth

Professor de Matemática e Física

Geradores elétricos são dispositivos que convertem vários tipos de energia não elétrica (mecânica, eólica, química) em energia elétrica. Eles são usados para garantir energia elétrica sempre que haja falha na corrente fornecida, por exemplo.

Assim, a função de um gerador é garantir que a diferença de potencial elétrico (ddp), ou tensão elétrica, dure mais tempo e não interrompa o circuito. O circuito elétrico é percorrido entre os dois polos existentes no gerador.

Num desses polos, o potencial elétrico é negativo e sua tensão é menor, enquanto no outro polo o potencial elétrico é positivo e sua tensão é maior.

Um gerador ideal conseguiria converter toda a energia potencial em elétrica, pois sua resistência interna seria zero. Na prática, todo gerador possui uma resistência interna r.

A diferença de potencial elétrico (ddp) entre os terminais positivo e negativo é chamada de força eletromotriz E.

Onde,
i é a corrente,
E é a força eletromotriz.

A ddp (diferença de potência U) em um gerador ideal seria igual a força eletromotriz E.

$reto U igual a reto E$

Onde,
Potg: potência
E: força eletromotriz
i: corrente elétrica

Mas não é o que acontece. Na realidade, há uma perda na ddp, afinal as cargas elétricas encontram resistência ao longo do circuito.

É através da fórmula a seguir que determinamos a ddp de um gerador real:

$reto U igual a reto E espaço menos espaço reto r. reto i$

Onde,
U é a ddp,
E é a força eletromotriz,
r é a resistência interna,
i é a corrente.

Esquema de gerador elétrico real — Gerador elétrico real com resistência interna r

Os geradores foram descobertos graças aos estudos de Michael Faraday, o qual descobriu que o movimentos dos ímãs eram capazes de gerar corrente elétrica.

Tipos de Geradores

Há vários tipos de geradores, sendo que o gerador mecânico é o mais comum dentre eles. A tipologia indica a forma de energia utilizada para gerar energia elétrica.

Gerador Mecânico - utiliza energia mecânica e a converte em energia elétrica. Exemplo: alternadores de carro.
Gerador Químico - utiliza energia energia química, ou potencial, e a converte em energia elétrica. Exemplo: pilhas.
Gerador Térmico - utiliza energia térmica e a converte em energia elétrica. Exemplo: turbinas a vapor.
Gerador Luminoso - utiliza energia luminosa e a converte em energia elétrica. Exemplo: placas solares.
Gerador Eólico - utiliza energia eólica e a converte em energia elétrica. Exemplo: aerogeradores.

Exercícios sobre geradores elétricos

Exercício 1

(UEPB-PB) Em 1820, o cientista dinamarquês Hans Christian Oersted (1777-1851) não imaginava que, com uma singela experiência, descobriria um princípio físico fundamental para o funcionamento do motor elétrico.

Esse princípio possibilitou o surgimento e o desenvolvimento de um grande número de aparelhos elétricos, tais como: bateria, ventilador, furadeira, liquidificador, aspirador de pó, enceradeira, espremedor de frutas, lixadeira, além de inúmeros brinquedos movidos a pilha e/ou tomada, como robôs, carrinhos, etc, utilizados em todo o mundo.

Acerca do assunto tratado no texto, em relação ao motor elétrico, analise as proposições a seguir, escrevendo V ou F conforme sejam verdadeiras ou falsas, respectivamente:

( ) O motor elétrico é um elemento de trabalho que converte energia elétrica em energia mecânica de rotação.

( ) O motor elétrico é uma máquina que converte energia mecânica de rotação em energia elétrica.

( ) Um motor elétrico é uma aplicação do princípio fundamental do eletromagnetismo que afirma que uma força magnética vai atuar sobre um condutor elétrico se esse condutor estiver convenientemente colocado num campo magnético e for percorrido por uma corrente elétrica.

Após a análise feita, assinale a alternativa que corresponde à sequência correta:

a) VVV
b) FVF
c) VVF
d) FVV
e) VFV

Ver Resposta

Resposta: e) VFV

I - Todo motor é um dispositivo que converte um tipo de energia em outra, seja química, térmica ou elétrica, em energia cinética.

II - O processo de transformar energia do movimento em energia elétrica é oposto, utilizado, por exemplo, nas usinas hidrelétricas.

III - O princípio fundamental do eletromagnetismo relaciona um condutor elétrico ao efeito de um campo magnético. Este é o mecanismo que possibilita o funcionamento de um motor elétrico.

Exercício 2

(ITAJUBÁ – MG) Uma bateria possui uma força eletromotriz de 20,0 V e uma resistência interna de 0,500 ohm.

Se intercalarmos uma resistência de 3,50 ohms entre os terminais da bateria, a diferença de potencial entre eles será de:

a) 2,00 * 10V
b) um valor ligeiramente inferior a 2,00 * 10V
c) 1,75 * 10V
d) 2,50V

Ver Resposta

Resposta: c) 1,75 * 10V

A diferença de potencial ddp em um gerador é dada por:

$U igual a E menos r. i U igual a 20 menos 0 vírgula 5 i$

Ainda não temos a corrente. Esta poder ser calculada por:

$i igual a numerador E sobre denominador R e q fim da fração$

Onde,
E é a força eletromotriz,
Req é a resistência equivalente.

Como o circuito está ligado em série, a resistência equivalente é 0,500 ohm + 3,35 ohms = 4,00 ohms.

Calculando a corrente i:

$i igual a 20 sobre 4 igual a 5 espaço A$

A corrente é de 5 Ampères.

A diferença de potencial agora pode ser calculada.

$U igual a E menos r. i U igual a 20 menos 0 vírgula 5.5 U igual a 20 menos 2 vírgula 5 U igual a 17 vírgula 5 espaço V o u 1 vírgula 75 espaço asterisco espaço 10 V$

Rafael C. Asth

Professor de Matemática licenciado, pós-graduado em Ensino da Matemática e da Física e Estatística. Atua como professor desde 2006 e cria conteúdos educacionais online desde 2021.