Fonte de voltagem

O que é uma fonte de tensão?

As fontes de tensão Eles são um dos tipos de geradores de força eletromotiva (F.e.m.), que fornecem energia aos portadores de carga de um circuito elétrico a uma tensão ou tensão fixa regulada pela própria fonte, independentemente da impedância circital.

O outro tipo de Fonte de força eletromotora (f.e.m.) são as fontes atuais, que entregam energia ao circuito de tal maneira que, independentemente da resistência circitante, a amperagem permanece estável.

Fonte de tensão do computador, que fornece tensão de corrente direta estável de 5 volts e 12 volts para alimentar os diferentes circuitos e dispositivos do mesmo

Uma fonte de tensão real é sempre limitada a uma faixa de operação, ou seja, opera entre uma faixa de tensão mínima e máxima e entre uma corrente mínima e máxima.

O poder de uma fonte é basicamente o produto da tensão máxima e a corrente máxima que pode ser fornecida. Portanto, as fontes de tensão que operam na mesma tensão máxima podem ser mais ou menos poderosas, dependendo da corrente máxima que eles fornecem ao circuito que alimentam.

Tipos de fontes de tensão

Fontes de tensão podem ser de dois tipos:

• Corrente direta
• Corrente alternada. 

Baterias e baterias

Entre as fontes de tensão de corrente contínua estão baterias ou baterias voltaicas.

Nas baterias e baterias, a energia é gerada a partir de reações químicas que produzem troca de carga elétrica entre as substâncias reagentes. 

Geradores e alternadores

Entre as fontes de tensão alternativas estão os alternadores e geradores.

A fonte de energia é de origem mecânica, por exemplo: 

• A força que se aplica a uma manivela ou polia conectada ao gerador é convertida em corrente alternada. 
• Nas barragens hidrelétricas, a energia potencial da gota de água move as turbinas. 
• Nas rodas de paletes movidas pela corrente de um rio, a energia cinética da roda é transferida para o gerador.

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Circuitos de retificador e investidores

As baterias não são exclusivamente as únicas fontes de tensão de corrente direta, uma vez que uma fonte de alimentação DC pode ser obtida a partir da retificação da corrente alternada da grade de eletricidade doméstica ou industrial. Este é o caso de fontes de tensão interna em computadores de mesa e transformadores ou reguladores externos em laptops.

Também é possível ter uma fonte de tensão alternativa de baterias por meio.

Resistencia interna

Uma fonte de tensão ou tensão idealizada é aquela cuja resistência à passagem da corrente é zero, no entanto, as fontes de tensão real têm uma resistência interna muito pequena, mas não zero.

Devido a isso, nas fontes reais de tensão, a tensão em seus terminais depende ligeiramente da corrente total da TI, que produz uma queda ou baixa da tensão nominal ou tensão de circuito aberto da fonte como uma conseqüência direta da lei ohm.

Na medida em que as baterias se deterioram, sua resistência interna aumenta. Por esse motivo, uma bateria desgastada mantém a mesma tensão nominal que uma nova, desde que seja medida para abrir o circuito.

Mas, ao colocar uma carga, a circulação de corrente produz uma queda significativa de tensão em uma bateria danificada, enquanto uma bateria em boas condições, essa queda de tensão é muito pequena em relação à sua tensão nominal.

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Força eletromotiva

É a tensão medida nos terminais de uma fonte de tensão para abrir o circuito. É medido em volts e representa a energia usada pela fonte para mover uma carga Coulomb do terminal negativo para positivo, isto é, para a contracorrente, dentro da fonte.

Por outro lado, através do circuito externo, a corrente normalmente circula de positivo para negativo. Está claro então que, para mover as cargas na contracorrente, é necessária uma fonte de energia externa.

No caso das baterias, a energia liberada em reações químicas fornece cargas a energia cinética necessária para se mover contra a diferença potencial dos terminais.

Mas em geradores elétricos, os portadores de carga energética se devem à força magnética exercida quando o motorista do gerador se move em relação ao campo magnético externo, produzindo o que é conhecido como corrente induzida.

Para mover os motoristas do enrolamento de um gerador, na presença de um campo magnético, é necessária uma força mecânica externa, que é a fonte de energia eletromotiva.

Tanto no caso de baterias quanto de geradores, portadores de carga que se movem contra colisões de sofrimento atuais que os fazem perder energia, e essa é a origem da resistência interna em todas as fontes de tensão.

Exercício resolvido

Representação esquemática de uma fonte de tensão (retângulo cinza). Resistência interna e resistência externa à fonte F também são mostradas.e.m de valor ε. Fonte: f. Zapata.

Na fonte de tensão da figura anterior, ao medir a tensão entre os pontos A e B com o interruptor aberto, uma medida de 13,5 volts é obtida. Se uma carga de resistência externa r = 100 ohms for colocada, uma corrente circula através do circuito e a diferença de potencial entre as extremidades da fonte se tornará 12 volts.

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É solicitado para determinar:

a) a força eletromotiva (f.e.m.) da Fonte

b) a corrente total que circula pelo circuito

c) Resistência interna da fonte de tensão.

Solução para

O valor de f.e.m. É a diferença de potencial entre as extremidades da fonte quando é medida para um circuito aberto, portanto, para a fonte deste exercício, seu f.e.M tem um valor ε = 13,5 V.

Solução b

Sabe -se que, quando uma resistência externa é colocada r = 100Ω, a tensão entre os terminais A e B desce para VAB = 12,0 V, portanto, de acordo com a lei de Ohm:

V_Ab = I⋅r

onde segue isso

I = v_Ab / R = 12,0V / 100Ω = 0,12A

Ou seja, a corrente total circulante pela fonte é 0,12a.

Solução c

A queda de tensão da fonte quando a carga externa é colocada é:

13.5V - 12.0V = 1,5V

Esta queda de tensão é devida à resistência interna da fonte, portanto:

ε - vab = i⋅r_Yo

Quer dizer:

1,5V = 0,12A ⋅R_Yo

A partir da qual se segue que, através de uma folga simples, a resistência interna tem um valor de:

R_Yo = 1,5V / 0,12A = 12,5Ω.