Construir um gerador de corrente a partir de um gerador de tensão;
Verificar a variação da corrente quando a carga varia.
Material Usado
1 Multímetro digital 1 Matriz de pontos 1 Bateria de 9 V com terminais Cabinhos para conexão Resistores: 100/470/820/10 k
Introdução Teórica
Um gerador de tensão ideal é um dispositivo que mantém a tensão entre dois pontos constante mesmo que a corrente varie. Um gerador de corrente ideal fornece uma corrente constante (IS) para uma carga (RL), independente da carga, portanto independente da tensão. A Figura 1a mostra o símbolo e a Figura 1b a curva característica correspondente.
Figura 1 - ( a ) Gerador de corrente ideal ( b ) Curva Característica
Na Figura 1a se IS=1mA e a carga for igual a 1 k a tensão será igual a 1 V. Se a carga mudar para 2 k a corrente se mantém em 1 mA mas a tensão dobra de valor passando a valer 2 V, e assim por diante.
Na pratica, geradores de corrente não conseguem manter a corrente constante, pois apresentam resistência interna, Ri. A Figura 2 mostra um gerador de corrente real com resistência interna de 10 k e de corrente 1mA. Quando o gerador é conectado a uma carga de 1 k a corrente na carga é de 0,909 mA. Se a carga for igual a 100 Ω a corrente na carga passa a valer 0,99 mA. Podemos concluir que o comportamento do gerador de corrente fica mais próximo do ideal quanto menor for a carga em relação à resistência interna.
Figura 2 - Gerador de corrente de corrente 1 mA e resistência interna 10 k ligado a (a ) carga de 1 k ( b ) carga de 100 Ohm
Como base para limites costumamos estabelecer a relação de 1:10, isto é, muito menor é quando for pelo menos dez vezes menor e muito maior é quando for pelo menos dez vezes maior.
Na pratica existem varias maneiras de se construir um gerador de corrente, nesta experiência mostraremos a mais simples e que consiste em associar em serie com uma fonte de tensão uma resistência de grande valor. Considere uma fonte de 9 V associada em serie com uma resistência de 10 k, Figura 3. O bipolo assim obtido se comporta como gerador de corrente se a carga que for ligada for muito menor do que 10 k (logo menor que 1 k). O gerador de corrente equivalente tem corrente IS=0,9 mA e resistência interna de 10 k. Por analise de circuito é possível verificar que o bipolo AB da figura 3a é equivalente ao bipolo AB da figura 3b, basta calcular a corrente na carga nos dois casos.
Figura 3: Equivalência entre gerador de tensão e de corrente ( a ) gerador de tensão ( b ) gerador de corrente
O gerador de corrente pode ser melhorado se a resistência interna aumentar mantendo os mesmos limites de carga. Se por exemplo a resistência interna aumentar para 100 k, se for mantida a mesma corrente, a tensão da fonte deve aumentar na mesma proporção devendo valer 90 V. Veja que isso começa a limitar a construção.
Procedimento Experimental
1. Para os circuitos da Figura 3 calcule a corrente na carga para cada um dos valores de carga da tabela 1.
Tabela 1 - Calculo da corrente na carga – circuitos com fonte de tensão e fonte de corrente
Circuito com Fonte de Tensão
Circuito com Fonte de Corrente
820
470
100
zero
820
470
100
zero
2. Monte o circuito da Figura 3a na matriz de pontos de acordo com o layout sugerido da Figura 4. Meça a corrente na carga para todos os valores de carga da tabela 2. Obs: Ri=10 k e RL (ver tabela)
Tabela 2 - Gerador de corrente - medida da corrente na carga
Circuito com Fonte de Tensão - Valores medidos
820
470
100
zero
( a ) ( b ) Figura 4 - Gerador de corrente layoutna MP ( a ) circuito do gerador de corrente ( b ) medindo a corrente na carga
4. Escreva as suas conclusões baseado nas medidas.