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Aula 136 — Curva Característica de um Gerador

50 min

Objetivo geral

Interpretar a curva característica de um gerador real, relacionando-a com sua fem e resistência interna.

Objetivos específicos

  • Interpretar o gráfico U×i (curva característica) de um gerador real.
  • Identificar a fem e a resistência interna de um gerador a partir do gráfico.
  • Calcular a corrente de curto-circuito de um gerador.
  • Relacionar o coeficiente angular da reta característica com a resistência interna do gerador.

Conhecimentos prévios

  • Equação do gerador, U=ε−r·i (Aula 135).
  • Leitura de gráficos e coeficiente angular de uma reta (Módulo 0).

Recursos didáticos

  • Apresentação de slides — Possor_Aula136_Apresentacao.pptx.
  • Calculadora simples.
  • Quadro/lousa e material de escrita.

Desenvolvimento da aula

Acolhida e Sondagem de Conhecimentos Prévios

5 min · Ausubel — ativação de subsunçores

O professor pergunta: "se um gerador fosse ideal (sem resistência interna), como seria o gráfico da DDP nos terminais em função da corrente fornecida?" Ouvir hipóteses.

Problematização Inicial

5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipado

Perguntar: a curva característica de um gerador real é uma reta ou uma curva mais complexa? Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que a DDP nos terminais permanece constante conforme a corrente aumenta, mesmo num gerador real.

Desenvolvimento Conceitual

20 min · Exposição dialogada

Apresentação dos slides 2 a 8: a CURVA CARACTERÍSTICA de um gerador é o gráfico de U (DDP nos terminais) em função de i (corrente fornecida). Pela equação U=ε−r·i, esse gráfico é uma RETA DECRESCENTE — isso resolve o obstáculo do Momento 2: só seria uma reta horizontal se o gerador fosse ideal (r=0), mas todo gerador real tem r>0. O intercepto no eixo U (quando i=0) é a própria fem ε; o coeficiente angular da reta, em módulo, é a resistência interna r. Quando U=0 (terminais ligados diretamente, curto-circuito), toda a fem "cai" na resistência interna: icurto=ε/r — geralmente uma corrente perigosa/indesejada na prática.

Resolução Guiada

10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento Proximal

Resolução guiada: identificar, num gráfico com intercepto U=10V (quando i=0), qual é a fem do gerador (10V). Em duplas: calcular a corrente de curto-circuito de um gerador com fem de 6V e resistência interna de 2Ω (icurto=3A).

Exercícios de Fixação

7 min · Prática independente

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Síntese e Fechamento

3 min · Consolidação (fechamento circular)

Retomar a pergunta do Momento 1: um gerador ideal (sem resistência interna) teria uma reta HORIZONTAL no gráfico U×i, com U=ε constante para qualquer corrente — o que não existe na prática.

Avaliação formativa

Ao longo da aula: perguntas rápidas de verificação (Momento 3) e observação direta durante a resolução guiada (Momento 4). Ao final: correção coletiva dos exercícios.

Lista de exercícios

1. No gráfico U×i de um gerador, U=10V quando i=0. Qual é a fem desse gerador?

Gabarito: 10V (o intercepto no eixo U, quando i=0, é igual à fem).

2. Um gerador tem fem de 6V e resistência interna de 2Ω. Qual sua corrente de curto-circuito?

Gabarito: icurto=ε/r=6/2=3A.

3. Numa curva característica U×i, o que representa o módulo do coeficiente angular da reta?

Gabarito: A resistência interna r do gerador.

4. Um gerador tem curva característica com fem de 12V e corrente de curto-circuito de 4A. Qual sua resistência interna?

Gabarito: icurto=ε/r → r=ε/icurto=12/4=3Ω.

5. Por que a curva característica de um gerador real é uma reta DECRESCENTE, e não uma reta horizontal (U constante)?

Gabarito: Porque, pela equação do gerador U=ε−r·i, quanto maior a corrente fornecida, maior a queda de tensão na resistência interna (r·i), reduzindo a DDP nos terminais — só seria uma reta horizontal se o gerador fosse ideal, sem resistência interna (r=0).

Observações e extensão

Próxima aula: Receptores Elétricos (Motores elétricos). Nota para o professor: reforçar que a corrente de curto-circuito é um valor TEÓRICO/limite — na prática, curto-circuitar uma pilha real é perigoso e não deve ser demonstrado em sala.