Receptores elétricos

Os receptores elétricos são equipamentos elétricos que transformam a energia elétrica não só em energia térmica, mas em outras formas de energia não elétrica, como a energia mecânica. O restante é dissipado.

Leia também: Afinal, o que é o efeito Joule?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre receptores elétricos
• 2 - Videoaula sobre receptores elétricos
• 3 - O que são receptores elétricos?
• 4 - Exemplos de receptores elétricos
• 5 - Para que servem os receptores elétricos?
• 6 - Equações dos receptores elétricos
  • → Potência de um receptor elétrico
  • → Rendimento de um receptor elétrico
• 7 - Gráfico dos receptores elétricos
• 8 - Qual a diferença entre receptores elétricos e resistores elétricos?
• 9 - Qual a diferença entre receptores elétricos e geradores elétricos?
• 10 - Exercícios resolvidos sobre receptores elétricos

Resumo sobre receptores elétricos

• Os receptores elétricos são aparelhos capazes de transformar a energia elétrica recebida em outras formas de energia.
• A equação dos receptores elétricos é dada pelo somatório da força contraeletromotriz e ddp dissipada no interior do receptor elétrico.
• Por meio do gráfico dos receptores elétricos, é possível descobrir o valor da resistência elétrica interna e a força contraeletromotriz dos receptores elétricos.
• Os resistores elétricos são dispositivos que transformam energia elétrica apenas em energia térmica.
• Os geradores elétricos são dispositivos que transformam qualquer forma de energia em energia elétrica.

Videoaula sobre receptores elétricos

O que são receptores elétricos?

Os receptores elétricos são equipamentos que possuem uma força contraeletromotriz, que é a diferença de potencial elétrico (também conhecida como ddp ou tensão elétrica) útil que será utilizada pelo receptor elétrico. Assim como os geradores elétricos, eles possuem uma corrente elétrica os atravessando.

Eles são representados nos circuitos elétricos por uma barra menor com sinal negativo e uma barra maior com sinal positivo, demonstrando os terminais do receptor elétrico, como podemos ver na imagem abaixo:

Essa representação indica que a corrente elétrica fluirá do maior potencial elétrico (polo positivo) em direção ao de menor potencial elétrico (polo negativo), demonstrando que a corrente elétrica, ao passar nos receptores elétricos, perde energia.

Exemplos de receptores elétricos

Existem diversos exemplos de receptores elétricos, como:

• ventiladores,
• liquidificadores,
• computadores,
• batedeiras,
• mixers,
• motores elétricos,
• furadeiras,
• baterias sendo carregadas e outros.

Veja também: Como calcular a potência dos receptores elétricos

Para que servem os receptores elétricos?

A função dos receptores elétricos é a de converter a energia elétrica recebida por uma fonte elétrica, como tomadas, pilhas e baterias, em qualquer outro tipo de energia, como a energia mecânica, térmica etc.

Equações dos receptores elétricos

\(U=\varepsilon\prime+\varepsilon_d\)

• U  é a diferença de potencial elétrico fornecida pelo gerador elétrico para o receptor elétrico, medida em volt [V].
• ε' é a força contraeletromotriz, medida em volt [V].
• ε_d  é a diferença de potencial elétrico dissipada no interior do receptor elétrico, medida em volt [V].

Também pode ser escrita como:

\(U=\varepsilon\prime+r\prime\cdot i\)

• U  é a diferença de potencial elétrico fornecida pelo gerador elétrico para o receptor elétrico, medida em volt [V].
• ε' é a força contraeletromotriz, medida em volt [V].
• r  é a resistência elétrica interna do receptor elétrico, medida em ohm [Ω].
• i  é a corrente elétrica que atravessa a resistência do receptor elétrico, medida em ampère [A].

→ Potência de um receptor elétrico

\(P_T=P_U+P_D=U\cdot i\)

• P_T  é a potência elétrica total, medida em watt [W].
• P_U  é a potência elétrica útil, medida em watt [W].
• P_D  é a potência elétrica dissipada, medida em watt [W].
• U  é a tensão elétrica do receptor elétrico, medida em volt [V].
• i é a corrente elétrica, medida em ampère [A].

\(P_U=i\cdot\varepsilon\prime\)

• P_U  é a potência elétrica útil, medida em watt [W].
• i  é a corrente elétrica, medida em ampère [A].
• ε' é a força contraeletromotriz, medida em volt [V].

\(P_D=r\prime\cdot i^2\)

• P_D  é a potência elétrica dissipada, medida em watt [W].
• r  é a resistência elétrica interna do receptor elétrico, medida em ohm [Ω].
• i  é a corrente elétrica, medida em ampère [A].

→ Rendimento de um receptor elétrico

\(\eta=\frac{P_U}{P_T}\)

• η  é o rendimento do receptor elétrico.
• P_U  é a potência elétrica útil, medida em watt [W].
• P_T  é a potência elétrica total, medida em watt [W].

\(\eta=\frac{\varepsilon\prime}{U}\)

• η  é o rendimento do receptor elétrico.
• ε' é a força contraeletromotriz, medida em volt [V].
• U é a diferença de potencial elétrico total, medida em volt [V].

Gráfico dos receptores elétricos

A curva característica dos receptores elétricos é um gráfico que representa a relação da diferença de potencial elétrico total com a corrente elétrica que atravessa o receptor elétrico. Ele é representado por uma reta crescente, como podemos ver na imagem abaixo:

A partir desse gráfico, é possível determinar o valor da resistência elétrica interna dos receptores elétricos por intermédio do coeficiente angular da reta, dada pelo ângulo que a reta crescente faz em relação ao eixo x, e também é possível determinar o valor da força contraeletromotriz por meio do coeficiente linear, dada pela função que intercepta o eixo y.

Qual a diferença entre receptores elétricos e resistores elétricos?

Os receptores elétricos e resistores elétricos são elementos do circuito elétrico que conseguem converter uma forma de energia em outra, contudo apresentam algumas diferenças:

• Os receptores elétricos convertem a energia elétrica recebida em energia mecânica.
• Os resistores elétricos convertem a energia elétrica que o atravessa apenas em energia térmica, pelo efeito Joule.

Saiba mais: Como os geradores transformam diferentes formas de energia em força eletromotriz

Qual a diferença entre receptores elétricos e geradores elétricos?

Os receptores elétricos e geradores elétricos são elementos do circuito elétrico que conseguem converter uma forma de energia em outra, contudo apresentam algumas diferenças:

• Os receptores elétricos conseguem converter a energia elétrica recebida em energia mecânica. Alguns exemplos de receptores elétricos são os ventiladores, liquidificadores, computadores.
• Já os geradores elétricos conseguem converter qualquer forma de energia em energia elétrica. Alguns exemplos de geradores elétricos incluem as pilhas e baterias.

Exercícios resolvidos sobre receptores elétricos

01) (UPE) Um motor elétrico sob tensão 220 V é alimentado por uma corrente elétrica de 10 A. A potência elétrica útil do motor é de 2000 W. Assinale a alternativa que corresponde à força contraeletromotriz, em volts, à resistência interna do motor, em ohms, e ao rendimento elétrico do motor, respectivamente.

a) 200; 2; 0,80.

b) 200; 2; 0,91.

c) 400; 4; 1.

d) 400; 4; 0,80.

e) 400; 4; 1,5.

Resolução:

Alternativa B. Primeiramente calcularemos a força contraeletromotriz por meio da fórmula da potência elétrica útil:

\(2000=10\cdot\varepsilon\prime\)

\(\varepsilon^\prime=\frac{2000}{10}\)

\(\varepsilon^\prime=200V\)

Para calcularmos a resistência interna do motor, precisamos descobrir o valor da potência elétrica dissipada por meio da fórmula da potência elétrica total:

\(P_T=P_U+P_D\)

\(2200=2000+P_D\)

\(P_D=2200-2000\)

\(P_D=200W\)

Com isso, calcularemos a resistência interna do motor por meio da fórmula da potência elétrica dissipada:

\(P_D=R\cdot i^2\)

\(200=r\cdot{10}^2\)

\(200=r\cdot100\)

\(r=\frac{200}{100}\)

\(r=2\mathrm{\Omega}\)

Por fim, calcularemos o rendimento do receptor elétrico por meio da fórmula que o relaciona com a potência elétrica útil e a potência elétrica total:

\(\eta=\frac{P_U}{P_T}\)

\(R=\frac{2000}{2200}\)

\(R\cong0,91\mathrm{\Omega}\)

02) (Mackenzie-SP) O vendedor de um motor elétrico de corrente contínua informa que a resistência interna desse motor é 1,0 Ω e que o mesmo consome 30,0 W, quando ligado à d.d.p. de 6,0 V. A força contraeletromotriz (f.c.e.m.) do motor que ele está vendendo é:

a) 6,0 V

b) 5,0 V

c) 3,0 V

d) 1,0 V

e) 0,8 V

Resolução:

Alternativa D. Primeiramente, calcularemos a corrente elétrica que atravessa a resistência do receptor elétrico por meio da fórmula da potência elétrica total:

\(P_T=U\cdot i\)

\(30=6\cdot i\)

\(i=\frac{30}{6}\)

\(i=5A\)

Então, calcularemos a força contraeletromotriz por meio da equação dos receptores elétricos:

\(U=\varepsilon\prime+r.i\)

\(6=\varepsilon\prime+1\cdot5\)

\(6=\varepsilon\prime+5\)

\(\varepsilon\prime=1V\)

Fontes

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.

NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). Editora Blucher, 2015.

SAMPAIO, José Luiz; CALÇADA, Caio Sérgio. Universo da Física: Ondulatória. Eletromagnetismo, Física Moderna. São Paulo: Atual, 2005.