Ano 2019#eletromagnetismo#circuitos-eletricos#forca-eletromotriz#resistencia

Sobre o tema

O carregamento de baterias é um processo fundamental em circuitos elétricos, onde uma fonte externa fornece energia para reverter a reação química interna. Neste contexto, a bateria se comporta como um receptor: sua força eletromotriz (fem) se opõe à corrente de carga, e sua resistência interna dissipa parte da energia. Para controlar a corrente de carregamento, frequentemente insere-se um resistor em série. A determinação desse resistor envolve a aplicação da Lei de Kirchhoff das malhas, considerando a tensão da fonte, a fem total da bateria e as quedas ôhmicas. O problema apresentado, do ITA, aborda exatamente esse cenário com 50 células em série, cada uma com fem e resistência interna conhecidas, e uma fonte de 220 V. Resolvê-lo requer compreensão das grandezas elétricas e do equilíbrio de tensões no circuito.

Tópicos relacionados

  • Lei de Kirchhoff das malhas
  • Carregamento de baterias
  • Resistência interna de baterias
  • Associação de células em série
  • Cálculo de resistor em série

Enunciado

Uma bateria composta por 50 celulas voltaicas em serie e carregada por uma fonte de corrente continua ideal de 220 V. Cada celula tem uma forca eletromotriz de 2,30 V e resistencia interna de 0,100 ohm. Sendo a corrente de carregamento de 6,00 A, indique o valor da resistencia extra que deve ser inserida em serie com a fonte.

Alternativas

  • A)

    23,0 ohm

  • B)

    36,6 ohm

  • C)

    12,5 ohm

  • D)

    5,00 ohm

  • E)

    19,2 ohm

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Perguntas frequentes

O que acontece com a tensão nos terminais de uma bateria durante o carregamento?

Durante o carregamento, a tensão nos terminais é igual à força eletromotriz da bateria mais a queda de tensão em sua resistência interna (V = E + I·r). Isso ocorre porque a corrente entra pelo polo positivo, aumentando a diferença de potencial.

Por que é necessário um resistor em série ao carregar uma bateria com fonte de tensão ideal?

A fonte ideal fornece tensão constante, mas a bateria tem uma fem que se opõe à corrente. Para limitar a corrente a um valor seguro e evitar sobrecarga, insere-se um resistor que dissipa o excesso de tensão (V_fonte - E_bateria) na forma de calor.

Qual a diferença entre força eletromotriz e tensão terminal?

Força eletromotriz (fem) é a energia por carga fornecida por uma fonte em circuito aberto. Tensão terminal é a diferença de potencial nos bornes quando há corrente, sendo igual à fem menos a queda na resistência interna (para geradores) ou fem mais a queda (para receptores como baterias em carga).

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