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Analise  de  Circuitos em Corrente Contínua
Aula 16: Gerador de Corrente
Referencias
Analise de Circuitos em  Corrente Continua - Rômulo O. Albuquerque - Editora Érica

1 Gerador de Corrente Ideal

   Como estudado  na aula 12, 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 (U). A figura 1 mostra  o símbolo e a curva característica  correspondente.
Obs: o retangulo vermelho não faz parte do simbolo

                                                                                ( a )                                                ( b )
Figura 1 - ( a ) Gerador de corrente ideal  ( b ) Curva característica

Observe na figura 1 que mudando a carga (RL) a tensão  muda, mas a corrente fornecida será a mesma, IS, isso acontece pois o  gerador ideal tem resistência interna infinita. A corrente não  depende da carga.
  
2 Gerador de corrente real

   Na pratica os geradores de corrente não  tem resistência interna infinita, então haverá uma perda  de corrente (desvio) através da resistência interna Rs. A figura  2 mostra o símbolo de um  gerador de corrente real e a sua curva  característica. Observar que, quanto maior for a carga maior a perda  de corrente.  A   analise de circuito é a de um circuito paralelo.

                                                             ( a )                                                                    ( b )
Figura 2 - ( a ) gerador de corrente real   ( b ) curva característica  


3  Equivalência entre um gerador de tensão e  um gerador de corrente

   Dado um gerador de tensão existe um gerador  de corrente que lhe é equivalente, isto é, do ponto de vista de  uma carga tanto faz ela estar ligada  no gerador de tensão ou no  de corrente, figura 3, a corrente consumida será a mesma. Resolva os  dois circuito para comprovar a afirmação.


                                                             ( a )                                                                             ( b )
Figura 3 - Equivalência entre ( a ) gerador de tensão e ( b ) gerador de corrente   

Para haver equivalência entre o gerador de corrente (IS, RS) e o gerador de tensão (E,Ri ) deve haver a seguinte relação:  


Dada a fonte de corrente para obter a fonte de tensão equivalente:



Dada a fonte de tensão para obter a fonte de corrente equivalente:

4  Construção de um gerador de corrente na pratica

   Geradores de corrente não existem na prática   como componentes  assim  como geradores de tensão, eles precisam  ser construídos usando componentes como as fontes de tensão resistores  e transistores. Existem vários circuitos de fonte de corrente, o mais  simples consiste de uma fonte de tensão em serie com uma resistência  de alto valor.

Por exemplo, considere uma fonte de tensão de E=12V e Ri=10  Ohms, para construir uma fonte de corrente de 1mA basta associar em serie com  o gerador de tensão uma resistência de 12 k. A corrente na carga  será dada por:



Praticamente 1mA (não esqueça que o gerador é real )   

É obvio que esse valor depende da carga (RL), se RL aumentar muito a corrente pode cair abaixo de um  valor que compromete o gerador de corrente. Que  valor de RL seria esse ? Em geral do ponto de vista pratico RL deve ser muito menor do que R para garantir que o bipolo AB na figura 4a  funcione como fonte de  corrente, isso significa dizer que RL no circuito da figura 4a tem de ser menor ou igual a 1200 Ohms (muito menor em eletrônica  é pelo menos 10 vezes menor).
                                                    ( a )                                                                ( b )

                                          ( c )                                                                   ( d )
Figura 4 - ( a ) Construindo um gerador de corrente usando uma fonte de tensão - carga 100 Ohms ( b ) fonte de corrente equivalente - carga 100 Ohms   ( c )  Construindo um gerador de corrente usando uma fonte de tensão - carga 50 Ohms   ( d )    fonte de corrente equivalente - carga 50 Ohms

                                       
Observar na figura 4 que, o valor da corrente se mantem em aproximadamente 1 mA quando a carga varia de 50 ohms para 100 Ohms e a tensão na carga varia de 50 mV para 99 mV (dobra de valor).

Para melhorar o gerador de corrente da figura 4, consequentemente aumentar a faixa de valores permitos para RL, RS deve aumentar,  mas se RS  aumentar a  corrente diminuirá. Então para compensar a tensão da bateria deve aumentar proporcionalmente. Por exemplo se R aumentar de dez vezes, a tensão deve aumentar também na mesma proporção, figura 5.


                                    ( a )                                                                                                   ( b )
Figura 5 - ( a ) melhorando o gerador de corrente da figura 4 usando uma fonte de tensão    ( b )  Fonte de corrente equivalente

Na pratica existe limite para o aumento da tensão, de forma que melhores fontes de corrente são obtidas usando um dispositivo chamado de transistor que você estudará em outros cursos.

5 Exercícios Propostos

5.1 Dar o gerador de corrente equivalente em cada caso.  

5.2 Dar o gerador de tensão equivalente em cada caso.


5.3 Para cada circuito determine o valor das correntes.



6 Experiência 14 - Gerador de Corrente

6.1 Abra o arquivo ExpCC16_ Construção_de_um_gerador_de_corrente  e identifique o circuito da figura 6. A carga do gerador de corrente é um resistor variavel de 200 Ohms.


Figura 6 -  Construindo um  gerador de corrente de 2 mA
6.2 Calcule os limites da corrente na carga quando a resistência variável variar entre os seus limites (0 a 200 Ohms). Indique esses valores na tabela 1.
Tabela 1 - Corrente e tensão na carga em função do valor da carga - valores calculados
    
  
Valores calculados
RV no mínimo (Rv=0)
RV no máximo (Rv=200)
I
UL
I
UL



6.3   Inicie a simulação e meça a corrente e a tensão na carga para os limites de Rv. Indique os resultados na tabela 2.  Obs: Para variar o potenciômetro mude a percentagem ou use a letra A (maiuscula) e a (minuscula).
Tabela 2 - Corrente e tensão na carga em função do valor da carga - valores medidos
Valores Medidos na Simulação
RV no mínimo (Rv=0)
RV no máximo (Rv=200)
I
UL
I
UL



6.4 O que acontece com a corrente quando a carga varia? O que acontece com a tensão nos terminais da carga quando a carga varia?
6.5 Conclusões:

Qualquer dúvida consulte os capítulos 6.2   do livro  Analise de Circuitos em Corrente Continua - Rômulo O. Albuquerque - Editora Érica

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