11. Fontes elétricas

Fontes elétricas
São máquinas elétricas (ou sistemas elétricos) que convertem outros tipos de energia, em energia elétrica.

a) Baterias

São dispositivos que transformam energia química (das reações químicas) em energia elétrica.

As pilhas também são baterias. 

As baterias quando ligados a um circuito elétrico externo fazem circular uma  corrente elétrica i que segue sempre no mesmo sentido, e tem sempre a mesma intensidade, a chamada corrente contínua (cc). 






O gráfico abaixo mostra como a intensidade da corrente elétrica i permanece contante em função do tempo t.



Nesse tipo de fonte elétrica, podemos dizer que um terminal é positivo, e o outro é negativo, já que os portadores de carga elétrica seguem sempre no mesmo sentido. Por exemplo, a corrente convencional i (positiva) segue sempre do terminal positivo para o negativo. 



Bateria de automóvel


As baterias funcionam através de reações químicas espontâneas de oxirredução entre dois metais diferentes (ou compostos metálicos diferentes) capazes de gerar corrente elétrica. A bateria dura enquanto for possível ocorrerem essas reações.


A pilhas comuns, as alcalinas (que duram um pouco mais), as baterias de automóveis, de celulares, de notebooks, e outras em geral, usam metais pesados como, por exemplo, mercúrio, chumbo (Pb), zinco (Zn), cádmio (Cd), manganês (Mn) e mercúrio (Hg), que ao serem descartadas e levadas a aterros sanitários juntamente com o lixo comum, podem provocar danos ao meio ambiente e representar riscos à saúde pública.

Doenças neurodegenerativas, como Parkinson e Alzheimer, assim como depressão, problemas cognitivos, autismo, compulsão e transtorno de déficit de atenção com hiperatividade (TDAH) têm sido amplamente relacionadas com os danos causados por concentração de metais pesados no sistema nervoso central.

Seria fundamental que os governos,  fabricantes e vendedores levassem muito a sério um sistema para coletar as pilhas e baterias quando descartadas, dando-lhes um destino apropriado, que não colocasse o meio ambiente e a saúde das pessoas em risco.

A diferença de potencial elétrico  ddp produzido entre os terminais de uma bateria é normalmente representado pela letra ε  (épsilon): 





b) Painéis solares


São placas especiais que, quando expostas à luz solar, convertem esta forma de energia em elétrica. Assim como as baterias, geram corrente contínua (cc).



c) Dínamos


São máquinas elétricas que transformam energia mecânica em energia elétrica.

Um dínamo é composto, basicamente, por bobinas que são forçadas a girar em um campo magnético produzido por ímãs, e que dão um giro completo (ciclo) em um período de tempo T.  Na metade desse período (T/2),  a bobina fica ligada a um circuito externo, na outra metade, não. Assim, a corrente elétrica i no circuito externo é pulsante, mas flui sempre no mesmo sentido. 

O gráfico abaixo mostra como a intensidade da corrente elétrica i "pulsa" em função do tempo t.



Se forem usadas duas bobinas:




Alguns chamam a corrente elétrica produzida pelo dínamo de contínua, porque segue em apenas um sentido, mas não é, ela é pulsante, em sentido único.

A figura abaixo mostra um dínamo usado para acender a lâmpada incandescente que fica no farol da bicicleta.







c) Alternadores

São máquinas elétricas muito parecidas com os dínamos, mas aproveitam todo o ciclo das bobinas. Na metade do período do ciclo (T/2) a corrente elétrica pulsa em determinado sentido (+i), na outra metade, no sentido inverso (-i). A corrente elétrica que o alternador entrega ao circuito externo é chamada de corrente alternada (ca).

O gráfico abaixo mostra como a intensidade da corrente elétrica i  varia em função do tempo t.





Os pulsos onde i é positiva representam a corrente elétrica seguindo em um sentido; onde i é negativa, a corrente elétrica está seguindo no sentido inverso.

Tanto nos dínamos quanto nos alternadores, para garantir a ligação das bobinas ao circuito externo, é usado um coletor composto por anéis e escovas condutoras, que garante a ligação da(s) bobina(s) ao circuito.







d) Geradores


São equipamentos que associam uma máquina térmica a um alternador. Ele converte energia química da queima de um combustível (diesel, gasolina, gás) em energia elétrica. São empregados em locais isolados que precisam de eletricidade, ou como sistema de segurança no caso de interrupção no fornecimento de energia elétrica, como nos hospitais, em que os aparelhos de suporte à vida não podem parar.

Existem geradores de diferentes capacidades, o que dependerá da necessidade de energia elétrica demandada.




Gerador de pequena capacidade:


Gerador de grande capacidade:




Na representação de um circuito elétrico, o dispositivo ligado à fonte elétrica que transforma energia elétrica em outra forma de energia, é chamado de carga:


- Resistor - transforma energia elétrica em calor, resistindo à passagem da corrente elétrica;

- Capacitor - armazena energia eletroestática, acumulando cargas elétricas em placas condutoras; 
- Indutor - Acumula energia elétrica, na forma de um campo magnético;
- Motor elétrico - transforma energia elétrica em mecânica;
- Lâmpada - Transforma energia elétrica em energia radiante (luz);
- Outros.


A fonte que gera corrente contínua (cc) para um circuito elétrico, é representa assim:



A fonte que gera corrente alternada (ca) para um circuito elétrico, é representa assim:




São comuns encontrarmos manuais técnicos em inglês. Nesse idioma, corrente contínua é direct current - (dc), e corrente alternada é alternating current (ac). 

A animação abaixo mostra um circuito ligado a uma bateria por onde circula corrente contínua (dc), e outro, ligado a um alternador, onde circula corrente alternada (ac).




Vamos aprende sobre as usinas de energia elétrica?


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