Aula 136 — Curva Característica de um Gerador
50 minObjetivo 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 subsunçoresO 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 antecipadoPerguntar: 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 dialogadaApresentação 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 ProximalResolução 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 independenteAplicação 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.