Fontes de energia elétrica: descrição, tipos e características

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

As fontes de energia elétrica em cada localidade diferem na forma como é recebida. Assim, nas estepes, é mais conveniente usar a força do vento ou converter o calor após a queima de combustível, gás. Nas montanhas, onde há rios, são construídas barragens e a água movimenta turbinas gigantes. A força eletromotriz é obtida em quase todos os lugares à custa de outras energias naturais.

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As fontes de energia elétrica recebem tensão após a transformação da força do vento, movimento cinético, fluxo de água, resultado de uma reação nuclear, calor da combustão de gás, combustível ou carvão. As usinas termelétricas e hidrelétricas são amplamente difundidas. O número de usinas nucleares está diminuindo gradualmente, pois elas não são totalmente seguras para as pessoas que vivem nas proximidades.

Uma reação química pode ser usada, vemos esses fenômenos em baterias de carros e eletrodomésticos. As baterias para telefones funcionam com o mesmo princípio. Os defletores de vento são usados em locais com vento constante, onde as fontes de energia elétrica contêm um gerador convencional de alta potência no projeto.

Às vezes uma estação não é suficiente para abastecer toda a cidade,e as fontes de energia elétrica são combinadas. Assim, os painéis solares são instalados nos telhados das casas em países quentes, que alimentam quartos individuais. Gradualmente, fontes ecologicamente corretas substituirão as estações que poluem a atmosfera.

Em carros

A bateria no transporte não é a única fonte de energia elétrica. Os circuitos do carro são projetados de tal forma que, ao dirigir, começa o processo de conversão de energia cinética em energia elétrica. Isso se deve ao gerador, no qual a rotação das bobinas dentro do campo magnético gera o aparecimento de uma força eletromotriz (CEM).

Uma corrente começa a fluir na rede, carregando a bateria, cuja duração depende de sua capacidade. O carregamento começa imediatamente após a partida do motor. Ou seja, a energia é gerada pela queima de combustível. Desenvolvimentos recentes na indústria automotiva tornaram possível usar o EMF de uma fonte de energia elétrica para o tráfego.

Em veículos elétricos, baterias químicas potentes geram corrente em circuito fechado e servem como fonte de energia. Aqui observa-se o processo inverso: a EMF é gerada nas bobinas do sistema de acionamento, o que faz com que as rodas girem. As correntes no circuito secundário são enormes, proporcionais à velocidade de aceleração e ao peso do carro.

O princípio da bobina com um ímã

A corrente que flui através da bobina causa um fluxo magnético alternado. Ele, por sua vez, exerce uma força de empuxo sobre os ímãs, que força o quadro com doisgire com ímãs de polaridade oposta. Assim, as fontes de energia elétrica servem como um nó para a circulação dos carros.

O processo inverso, quando o quadro com o ímã gira dentro dos enrolamentos, devido à energia cinética, permite converter o fluxo magnético alternado em EMF das bobinas. Além disso, estabilizadores de tensão são instalados no circuito, proporcionando o desempenho necessário da rede de alimentação. De acordo com este princípio, a eletricidade é gerada em usinas hidrelétricas, usinas termelétricas.

EMF no circuito também aparece em um circuito fechado comum. Ele existe enquanto uma diferença de potencial é aplicada ao condutor. A força eletromotriz é necessária para descrever as características de uma fonte de energia. A definição física do termo soa assim: EMF em um circuito fechado é proporcional ao trabalho de forças externas que movem uma única carga positiva por todo o corpo do condutor.

Fórmula E=IR - é considerada a resistência total, que consiste na resistência interna da fonte de alimentação e os resultados da soma da resistência da seção alimentada do circuito.

Restrições na instalação de subestações

Qualquer condutor através do qual a corrente flui gera um campo elétrico. A fonte de energia é um emissor de ondas eletromagnéticas. Ao redor de instalações potentes, em subestações ou perto de grupos geradores, a saúde humana é afetada. Portanto, foram tomadas medidas para limitar projetos de construção próximos a prédios residenciais.

LigadoNo nível legislativo, são estabelecidas distâncias fixas para objetos elétricos, além das quais um organismo vivo está seguro. É proibida a construção de subestações potentes perto de casas e no trajeto de pessoas. Instalações poderosas devem ter cercas e entradas fechadas.

Linhas de alta tensão são montadas bem acima dos prédios e retiradas dos assentamentos. Para eliminar a influência das ondas eletromagnéticas na área residencial, as fontes de energia são fechadas com telas metálicas aterradas. No caso mais simples, uma malha de arame é usada.

Unidades de medida

Cada valor da fonte de energia e do circuito é descrito por valores quantitativos. Isso facilita a tarefa de projetar e calcular a carga para uma fonte de alimentação específica. As unidades de medida são interconectadas por leis físicas.

As unidades para fontes de alimentação são as seguintes:

• Resistência: R - Ohm.
• EMF: E - Volt.
• Reativo e impedância: X e Z - Ohm.
• Corrente: I - Amp.
• Tensão: U - Volt.
• Potência: P - Watt.

Construindo Circuitos de Energia Serial e Paralelo

O cálculo da cadeia torna-se mais complicado se vários tipos de fontes de energia elétrica estiverem conectados. A resistência interna de cada ramo e a direção da corrente através dos condutores são levadas em consideração. Para medir a EMF de cada fonte separadamente, você precisará abrir o circuito e medir o potencial diretamente nos terminais da bateria de alimentação com um dispositivo - um voltímetro.

Quando o circuito estiver fechado, o aparelho apresentará uma queda de tensão, que tem um valor menor. Muitas vezes são necessárias várias fontes para obter a nutrição necessária. Dependendo da tarefa, vários tipos de conexões podem ser usados:

• Sequencial. A EMF do circuito de cada fonte é adicionada. Portanto, ao usar duas baterias com valor nominal de 2 volts, elas obtêm 4 V como resultado da conexão.
• Paralela. Este tipo é usado para aumentar a capacidade da fonte, respectivamente, há uma maior vida útil da bateria. O EMF do circuito com esta conexão não muda com classificações iguais de bateria. É importante observar a polaridade da conexão.
• As conexões combinadas raramente são usadas, mas ocorrem na prática. O cálculo do EMF resultante é feito para cada seção fechada individual. A polaridade e a direção da corrente dos ramos são levadas em consideração.

Ohms da fonte de alimentação

A resistência interna da fonte de energia elétrica é levada em consideração para determinar a EMF resultante. Em geral, a força eletromotriz é calculada pela fórmula E=IR + Ir. Aqui R é a resistência do consumidor e r é a resistência interna. A queda de tensão é calculada de acordo com a seguinte relação: U=E - Ir.

A corrente que flui no circuito é calculada de acordo com a lei de Ohm do circuito completo: I=E/(R + r). A resistência interna pode afetar a força atual. Para evitar que isso aconteça, a fonte é selecionada para a carga de acordo comseguinte regra: a resistência interna da fonte deve ser muito menor que a resistência total total dos consumidores. Então não é necessário levar em conta seu valor por causa do pequeno erro.

Como medir ohms da fonte de alimentação?

Como as fontes e os receptores de energia elétrica devem ser compatíveis, surge imediatamente a questão: como medir a resistência interna da fonte? Afinal, você não pode conectar um ohmímetro a contatos com os potenciais disponíveis neles. Para resolver o problema, é usado um método indireto de obtenção de indicadores - são necessários os valores de quantidades adicionais: corrente e tensão. O cálculo é feito de acordo com a fórmula r=U/I, onde U é a queda de tensão na resistência interna e I é a corrente no circuito sob carga.

A queda de tensão é medida diretamente nos terminais da fonte de alimentação. Um resistor de valor conhecido R é conectado ao circuito. Antes de fazer as medições, é necessário fixar o EMF da fonte com um circuito aberto - E com um voltímetro. Em seguida, conecte a carga e registre as leituras - carga U. e atual I.

Queda de tensão desejada na resistência interna U=E − U carga. Como resultado, calculamos o valor necessário r=(E − U load)/I.