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 U_R e a corrente gerada I � a corrente que atravessa o resistor I_R. 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:

U_R= U = constante

I_R= I = U/R

Fonte ideal de corrente:

I_R= I = constante

U_R= 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.

A corrente I depende da resist�ncia total do circuito, e � dada por

A tens�o fornecida pela fonte U est� aplicada sobre o resistor, e sendo assim est� relacionada com a corrente I que o atravessa por U = RI. Da�,

Se o circuito estiver aberto (R = infinito) a corrente I � nula e a tens�o entre os terminais da fonte � U = . Em condi��es de curto-circuito (R = 0) a diferen�a de potencial U � zero e a corrente de curto-circuito �
I = /r. Para uma resist�ncia R finita haver� uma corrente n�o nula e com isso uma queda de potencial na resist�ncia interna igual a rI.

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