
Fontes
de tens�o e de corrente ideais s�o fontes que fornecem os valores
determinados de tens�o ou de corrente independentemente da carga �
qual forem ligadas. � poss�vel construir sistemas retroalimentados
que percebam mudan�as na carga e modifiquem os par�metros f�sicos
da fonte de forma a manter sua sa�da constante, embora tais sistemas
tenham uma limita��o no que diz respeito � velocidade das mudan�as
�s quais ele pode responder. Esse n�o � nosso assunto, entretanto.
Vamos discutir sistemas simples nos quais os par�metros f�sicos importantes
das fontes s�o mantidos constantes, de forma que a sa�da dessas fontes
em geral n�o � constante quando a carga externa muda.
Considere o circuito da atividade 1 composto pela bateria e o resistor.
Nesse caso a tens�o aplicada pela fonte U � igual � tens�o sobre
o resistor UR
e a corrente gerada I � a corrente que atravessa o resistor IR. Ou seja,
U/I = R. De que maneira U e I mudam quando
a resist�ncia R muda ? Antes de mais nada, observe que pelo menos
uma das grandezas tem de mudar, se a resist�ncia e portanto a raz�o
entre elas mudar. Em geral, num caso real, ambas as grandezas mudam.
H� dois casos ideais, extremos, nos quais apenas uma das grandezas muda,
que muitas vezes podem representar bem uma fonte real. Esses casos s�o:
Fonte ideal de tens�o:
UR = U = constante
IR = I = U/R
|
Fonte ideal de corrente:
IR = I = constante
UR = U = RI
|
Por
exemplo, a bateria usada na atividade 1 dificilmente poderia ser considerada
uma fonte ideal de tens�o. Por outro lado, isso seria poss�vel para
uma bateria nova e sem uso, se estivesse conectada a um resistor de
resist�ncia alta. As fontes reais s�o classificadas como fontes
de tens�o ou fontes
de corrente conforme se aproximem mais de um comportamento ou do
outro.
A
forma mais simples de descrever o comportamento de uma fonte de tens�o
real � represent�-la por uma fonte de tens�o ideal em s�rie com uma
resist�ncia (Figura 1), o que permite caracteriz�-la por apenas dois
par�metros: a for�a eletromotriz (FEM) e
e a resist�ncia interna r da fonte. A FEM � uma caracter�stica
do processo interno da fonte que dirige as cargas el�tricas contra a
diferen�a de potencial e converte energia de uma forma em outra, e,
no caso de uma bateria qu�mica, � uma constante caracter�stica da rea��o
qu�mica envolvida. A resist�ncia interna representa todos os processos
dissipativos que ocorrem dentro da fonte e portanto n�o pode ser nula
num sistema real.
Uma
fonte de corrente ideal poder� ser representada, na forma mais simples
poss�vel, por uma fonte de corrente ideal em paralelo com uma resist�ncia.
Essa � a representa��o mais pr�xima da realidade f�sica de uma fonte
de energia el�trica como um gerador fotovoltaico. Entretanto, tamb�m
podemos representar uma fonte de corrente real, como as que usaremos
neste laborat�rio, pela combina��o de uma fonte de tens�o ideal e de
uma resist�ncia. Neste caso, a resist�ncia � uma resistor externo, em
geral de alta resist�ncia. � assim que, nesta pr�tica, constru�remos
uma fonte de corrente: tomaremos uma fonte de tens�o real em s�rie com
um reostato de resist�ncia elevada. A resist�ncia interna da fonte de
tens�o ser� desprez�vel em rela��o � resist�ncia do reostato, e poderemos
consider�-la como uma fonte ideal. O que ir� distinguir uma fonte de
tens�o de uma fonte de corrente nesse caso ser�, portanto, o valor da
resist�ncia associada � fonte de tens�o ideal.
Tanto uma fonte
de tens�o como uma de corrente podem ser representadas pelo diagrama
da Figura 1: uma fonte de tens�o ideal (quer dizer, uma fonte cuja tens�o
fornecida n�o varia), que fornece a tens�o
,
em s�rie com uma resist�ncia r. Entre os terminais da fonte se
pode ligar um resistor de carga com resist�ncia R fazendo com
que flua uma corrente I no circuito.
Figura
1: Uma fonte real de tens�o ou de corrente pode ser representada
por uma fonte de tens�o ideal que fornece a tens�o e em s�rie com uma resist�ncia
r. Ao se ligar os terminais da fonte atrav�s de um resistor
de carga com resist�ncia R flue uma corrente I
no circuito. |
|
Da maneira como
est� representado na Figura 1, o que distingue uma fonte de tens�o de
uma fonte de corrente � a magnitude da raz�o entre as resist�ncias interna
r e externa R. Essa propriedade tamb�m as distingue em
rela��o ao uso que daremos a elas.
Niels F.
Lima