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Receptores elétricos

Receptores elétricos são todos os aparelhos elétricos capazes de converter energia elétrica em outra forma de energia.
Vista aproximada de um ventilador com as hélices paradas, um exemplo de receptor elétrico.
Os ventiladores são exemplos de receptores elétricos.

Os receptores elétricos são equipamentos elétricos que recebem a energia elétrica e a transformam em outras modalidades de energia não elétrica, como a energia térmica, gerando calor, ou energia mecânica, produzindo movimento. 

Leia também: Capacitores elétricos — dispositivos elétricos usados para o armazenamento de cargas elétricas

Resumo sobre os receptores elétricos

  • Os receptores elétricos são aparelhos elétricos que transformam a energia elétrica em outras formas de energia.
  • A equação dos receptores elétricos informa que a diferença de potencial elétrico é igual ao produto da resistência elétrica interna com a corrente elétrica, somado com a força contraeletromotriz.
  • Outras fórmulas importantes são as relacionadas à potência do resistor elétrico e as relacionadas ao rendimento do resistor elétrico.
  • O gráfico dos receptores elétricos é capaz de nos informar os valores da sua resistência elétrica interna e da sua força contraeletromotriz.
  • Os repectores elétricos não podem ser confundidos com os resistores elétricos ou com os geradores elétricos.
  • Os resistores elétricos são aparelhos que transformam a energia elétrica em energia térmica.
  • Os geradores elétricos são aparelhos que transformam outras formas de energia em energia elétrica.

O que são receptores elétricos?

Os receptores elétricos são dispositivos elétricos que transformam a energia elétrica em outras formas de energia. Eles têm uma força contraeletromotriz (diferença de potencial elétrico empregado para o seu funcionamento) e uma corrente elétrica que flui do polo positivo (maior potencial) em direção ao polo negativo (menor potencial), indicando a perda de energia sofrida pela corrente elétrica. Em razão disso, nos circuitos elétricos, os receptores elétricos são representados por uma barra maior positiva e uma barra menor negativa, como demonstrado na imagem abaixo:

Representação dos receptores elétricos.
Representação dos receptores elétricos.

Alguns exemplos de receptores elétricos incluem os computadores, ventiladores, mixers, batedeiras, processadores, furadeiras, ventiladores, climatizadores, motores elétricos e muito mais.

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Função dos receptores elétricos

A função dos receptores elétricos é transformar a energia elétrica que chega até eles (por meio de pilhas, baterias ou tomada) em qualquer outra forma de energia que não só a energia térmica (calor), como em energia mecânica, gerando movimento para o eletrodoméstico.

Equações dos receptores elétricos

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

  • U  → diferença de potencial elétrico fornecida pelo gerador elétrico para o receptor elétrico, medida em Volt [V ].
  • ε' → força contraeletromotriz, medida em Volt [V ].
  • εd  → 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  → diferença de potencial elétrico fornecida pelo gerador elétrico para o receptor elétrico, medida em Volt [V ].
  • ε' → força contraeletromotriz, medida em Volt [V ].
  • r  → resistência elétrica interna do receptor elétrico, medida em Ohm [Ω ].
  • i  → corrente elétrica que atravessa a resistência do receptor elétrico, medida em Ampère [A ].

→ Potência de um receptor elétrico

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

  • PT  → potência elétrica total, medida em Watt [W ].
  • PU  → potência elétrica útil, medida em Watt [W ].
  • PD  → potência elétrica dissipada, medida em Watt [W ].
  • U  → tensão elétrica do receptor elétrico, medida em Volt [V ].
  • i → corrente elétrica, medida em Ampère [A ].

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

  • PU  → potência elétrica útil, medida em Watt [W ].
  • i  → corrente elétrica, medida em Ampère [A ].
  • ε' → força contraeletromotriz, medida em Volt [V ].

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

  • PD  → potência elétrica dissipada, medida em Watt [W ].
  • r  → resistência elétrica interna do receptor elétrico, medida em Ohm [Ω ].
  • i  → corrente elétrica, medida em Ampère [A ].

→ Rendimento de um receptor elétrico

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

  • η  → rendimento do receptor elétrico.
  • PU  → potência elétrica útil, medida em Watt [W ].
  • PT  → potência elétrica total, medida em Watt [W ].

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

  • η  → rendimento do receptor elétrico.
  • ε' → força contraeletromotriz, medida em Volt [V ].
  • U → diferença de potencial elétrico total, medida em Volt [V ].

Gráfico dos receptores elétricos

O gráfico dos receptores elétricos é dado pela relação entre a diferença de potencial elétrico total (ddp) e a corrente elétrica que percorre o receptor elétrico, o que nos fornece uma reta crescente, como na imagem abaixo:

Gráfico mostrando a curva característica dos receptores elétricos.
Curva característica dos receptores elétricos.

Com base no coeficiente angular da reta (ângulo que a reta faz com o eixo x) do gráfico, é possível obter o valor da resistência elétrica interna dos receptores elétricos. E com base no coeficiente linear da reta (dada pela função que corta o eixo y) do gráfico, é possível obter o valor da força contraeletromotriz.

Diferenças entre receptores elétricos e resistores elétricos

Os receptores elétricos e resistores elétricos são dispositivos capazes de converter uma forma de energia em outra forma de energia, porém com algumas diferenças.

  • Receptores elétricos: convertem a energia elétrica em energia mecânica.
  • Resistores elétricos: convertem a energia elétrica em energia térmica (calor) por meio do efeito Joule.

Para saber mais detalhes sobre os resistores elétricos, clique aqui.

Receptores elétricos x geradores elétricos

Os receptores elétricos e geradores elétricos são dispositivos capazes de converter uma forma de energia em outra forma de energia, porém com algumas diferenças:

  • Receptores elétricos: convertem a energia elétrica em energia mecânica.
  • Geradores elétricos: convertem qualquer forma de energia em energia elétrica.

Para saber mais detalhes sobre os geradores elétricos, clique aqui.

Exercícios resolvidos sobre receptores elétricos

Questão 1

(Mackenzie) A diferença de potencial nos terminais de um receptor varia com a corrente conforme o gráfico abaixo.

Gráfico de um receptor elétrico em uma questão da Mackenzie sobre receptores elétricos.

A força contraeletromotriz e a resistência interna desse receptor são, respectivamente:

A) 25 Ve 50

B) 22 V e 2

C) 20 V e 1

D) 12,5 V e 2,5

E) 11 V e 1

Resolução:

Alternativa C

Para calcularmos a força contraeletromotriz e a resistência interna desse receptor, precisamos criar um sistema de equações utilizando a equação dos receptores elétricos:

\( \begin{cases} 22=ε'+r'\cdot2\\ 25=\varepsilon\prime+r\prime\cdot5\end{cases}\)

Isolando a resistência elétrica interna na primeira equação, temos:

\(r^\prime=\frac{22-\varepsilon\prime}{2}\)

Depois, substituindo essa expressão na segunda equação, temos:

\(25=\varepsilon\prime+\left(\frac{22-\varepsilon\prime}{2}\right)\cdot5\)

\(25=\varepsilon\prime+\frac{110-5\varepsilon\prime}{2}\)

Multiplicando tudo por 2:

\(50=2\varepsilon\prime+110-5\varepsilon\prime\)

\(50-110=2\varepsilon\prime-5\varepsilon\prime\)

\(-60=-3\varepsilon\prime\)

\(60=3\varepsilon\prime\)

\(\varepsilon^\prime=\frac{60}{3}\)

\(\varepsilon^\prime=20\ V\)

Substituindo na equação em que isolamos a resistência elétrica interna:

\(r^\prime=\frac{22-\varepsilon\prime}{2}\)

\(r^\prime=\frac{22-20}{2}\)

\(r^\prime=\frac{2}{2}\)

\(r^\prime=1\ \Omega\)

Questão 2

(UEPB) 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, que 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 acima, resolva a seguinte situação-problema:

Um motor elétrico tem resistência interna de 2,0W e está ligado a uma ddp de 100 V. Verifica-se que ele é percorrido por uma corrente elétrica de intensidade igual a 5,0 A. A força contraeletromotriz do motor e a potência total recebida pelo motor, respectivamente, são:

A) 80 V; 350 W.

B) 90 V; 450 W.

C) 90 V; 500 W.

D) 70 V; 300 W.

E) 100 V; 400 W.

Resolução:

Alternativa C

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

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

\(100=\varepsilon\prime+2\cdot5\)

\(100=\varepsilon\prime+10\)

\(\varepsilon^\prime=100-10\)

\(\varepsilon^\prime=90\ V\)

Por fim, calcularemos a potência total recebida pelo motor por meio da fórmula da potência total de um receptor elétrico:

\(P_T=U\cdot i\)

\(P_T=100\cdot5\)

\(P_T=500\ W\)

Quiz

Entre as opções, qual corresponde a uma função dos receptores elétricos?

A) Transformar energia elétrica em energia mecânica.

B) Transformar energia mecânica em energia elétrica.

C) Transformar energia elétrica em energia térmica.

Alternativa correta: Letra A

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.

Publicado por Pâmella Raphaella Melo

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