Qual a transformação de energia que ocorre nos aparelhos resistivos é nos motores?

Os receptores elétricos são muito comuns no nosso dia-a-dia. Provavelmente você, que está lendo esse artigo, deve ter alguns deles na sua residência. Definem-se receptores elétricos como qualquer dispositivo que transforma energia elétrica em energia não-elétrica que não seja exclusivamente em energia térmica, pois os dispositivos que transformam e energia elétrica totalmente em energia térmica são definidos como resistores.

Um bom exemplo de receptor elétrico é o motor elétrico, como ventiladores, liquidificadores e batedeiras. Quando recebem energia elétrica, esses motores a transformam em energia mecânica que pode ser observada no giro desses aparelhos.

Símbolo e Equação Característica
Quando ligamos um desses aparelhos anteriormente citados a uma fonte de energia elétrica, observamos que essa energia é transformada em energia de mecânica de rotação, e não é só isso. Observe que quando você usa, por exemplo, um liquidificador para fazer uma vitamina, ele também se aquece. Isso ocorre por que a energia elétrica consumida pelo aparelho é dividida. Parte dela vai para o funcionamento e outra parte se perde em forma de dissipação devido à resistência dos enrolamentos e nos contatos.

Para o funcionamento do receptor se estabelece uma diferença de potencial (ddp) U entre os seus terminais, parte dela é queda ôhmica devido a resistências internas do aparelho (r), e outra parte é devido ao funcionamento mecânico. A parte da ddp devido ao funcionamento mecânico é uma ddp útil e é denominada como força contra-eletromotriz (fcem) simbolizada por E'. Um receptor em um esquema de um circuito é representado da seguinte forma:

Pela figura anterior, observe que há uma semelhança entre o símbolo do gerador com o símbolo do receptor, mas no receptor, a corrente vai do pólo positivo para o negativo da bateria enquanto no gerador ocorre o contrário. Isso é natural, pois o gerador é quem está criando a corrente elétrica enquanto o receptor apenas a recebe.

Da mesma figura podemos tirar a equação característica do receptor. Observe que a ddp fornecida ao mesmo, parte dela vai para o funcionamento, e outra parte para os elementos dissipativos. Portanto, a equação característica fica:

Observe que o termo na equação referente à dissipação, é a lei de Ohm aplicada na resistência interna do receptor.

Potência e rendimento no receptor
A figura abaixo representa um esquema de um gerador ligado diretamente a um receptor. Apesar dos símbolos dos dois elementos serem muito semelhantes, o gerador é o que apresenta maior força eletromotriz e a corrente nele flui do pólo negativo para o pólo positivo.

Quando ligamos um receptor a um gerador, não é difícil perceber que a potência útil do gerador, que é aquela que ele lança para o circuito, na verdade será a potencia total do receptor elétrico. Ao receber essa potência total, o receptor aproveita parte dela para o seu funcionamento normal e essa potência é denominada como potência útil e outra parte é dissipada, e logicamente ela é denominada como potência dissipada. Observe o quadro abaixo.

É importante assinalar que não existem receptores com rendimento igual a um, ou seja, cem por cento. Em uma situação dessas teríamos toda a energia fornecida a ele sendo usada para o seu funcionamento e nada estaria sendo dissipado. Essa situação é fisicamente impossível, pois sempre haverá uma parcela da energia sendo dissipada.

Os receptores elétricos são dispositivos que transformam energia elétrica em outra forma de energia, seja ela mecânica, térmica, entre outras. Um exemplo de receptor é o motor elétrico que transforma energia elétricaem energia mecânica, sendo a base para o funcionamento de vários aparelhos, como os ventiladores, batedeiras, liquidificadores etc.

Em um circuito elétrico, os receptores causam uma queda na força eletromotriz fornecida pela fonte de tensão. Essa queda ocorre porque a energia fornecida é utilizada na transformação pretendida pelo aparelho elétrico e sua intensidade depende do valor da força contraeletromotriz do receptor e de sua resistência interna.

A força contraeletromotriz (fcem) representa a diferença de potencial útil entre os dois terminais do receptor e é também chamada de tensão de saída. No circuito, ela normalmente é representada por E'. Para calcular a queda de potencial (V) entre os terminais do receptor, utilizamos a seguinte equação:

V = E' + r'i

Essa relação é conhecida como equação do receptor.

O valor de “r'i” representa a quantidade de energia que foi dissipada pelo aparelho em sua resistência interna por meio do Efeito Joule. Observe no esquema a seguir como se caracteriza o funcionamento do receptor:

Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)

O prefixo contra do termo força contraeletromotriz é utilizado porque ela é oposta à força eletromotriz do gerador. Observe na figura a seguir como o receptor é representado em um circuito elétrico:

Esse símbolo é o mesmo utilizado para os geradores, e a diferença está no sentido da corrente elétrica. Em um circuito com os dois componentes, reconhecemos o gerador como o que possui força eletromotriz maior do que a força contraeletromotriz.

A equação do gerador pode ser representada graficamente, e o valor de E' e r' são constantes. O gráfico obtido é uma reta, conforme mostra a figura a seguir:

A partir da análise do gráfico, podemos perceber que, quando a corrente elétrica é igual a zero (i = 0), não ocorre dissipação de energia na resistência interna, de forma que V = E'. Outra conclusão que podemos tirar é que, quando a corrente i aumenta, aumenta-se também a ddp entre os terminais do receptor, já que o valor r'.i aumenta.

Por Mariane Mendes
Graduada em Física

Que tipo de transformação de energia ocorre nos aparelhos motores?

O que seria principal transformação de energia do resistivo?

O que são os aparelhos resistivos é aparelhos motores?

O que seria a principal transformação de energia do motor elétrico?