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Experiência 14:  Geradores de Corrente

Objetivos
  • 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 TensãoCircuito 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    RL (ver tabela)
Tabela 2 -   Gerador  de corrente -  medida da corrente na carga
Circuito com Fonte de Tensão - Valores medidos
820
470100
zero



          
                                       ( a )                                                              ( b )
Figura 4  -  Gerador de corrente
layout na MP ( a ) circuito do gerador de corrente ( b ) medindo a corrente na  carga

4. Escreva as suas conclusões  baseado nas medidas.
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Bibliografia: Analise de Circuitos em Corrente  Contínua - Rômulo Oliveira Albuquerque Editora Erica
 
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