Aula 137 — Receptores Elétricos (Motores elétricos)
50 minObjetivo geral
Compreender o funcionamento de um receptor elétrico real, com sua força contra-eletromotriz e resistência interna.
Objetivos específicos
- Definir receptor elétrico como um dispositivo que converte energia elétrica em outra forma de energia útil.
- Definir força contra-eletromotriz (fcem, ε').
- Aplicar a equação do receptor: U=ε'+r'·i.
- Diferenciar a potência total recebida, a potência útil (convertida) e a potência dissipada num receptor real.
Conhecimentos prévios
- Equação do gerador, U=ε−r·i (Aula 135).
- Potência elétrica, P=U·i (Aula 131).
Recursos didáticos
- Apresentação de slides — Possor_Aula137_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: "um motor elétrico e um chuveiro elétrico são ambos ligados na tomada, mas o motor faz um trabalho mecânico útil, e o chuveiro só esquenta água. Existe alguma diferença entre eles, do ponto de vista elétrico?" Ouvir hipóteses.
Problematização Inicial
5 min · Bachelard — obstáculo epistemológico antecipadoPerguntar: será que TODA a energia elétrica recebida por um motor vira energia mecânica útil? Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que um receptor converte 100% da energia recebida na forma útil, sem nenhuma perda.
Desenvolvimento Conceitual
20 min · Exposição dialogadaApresentação dos slides 2 a 9: um RECEPTOR é um dispositivo que recebe energia elétrica e converte a MAIOR PARTE dela em outra forma de energia útil, que não seja exclusivamente calor (um motor converte a maior parte em energia mecânica) — se converte só em calor, é apenas um resistor, não um receptor nesse sentido técnico. A FORÇA CONTRA-ELETROMOTRIZ (fcem, ε') representa a energia "não-térmica" convertida por unidade de carga. A EQUAÇÃO DO RECEPTOR é U=ε'+r'·i — a DDP aplicada é MAIOR que a fcem, pois parte é usada para vencer a resistência interna do próprio receptor r'. Isso resolve o obstáculo do Momento 2: a potência total recebida (P=U·i) se reparte em potência dissipada, r'·i2 (convertida em calor), e potência útil, ε'·i (convertida na forma útil) — de modo que P = r'·i2 + ε'·i.
Resolução Guiada
10 min · Vygotsky — Zona de Desenvolvimento ProximalResolução guiada: calcular a DDP aplicada a um motor de fcem 100V, resistência interna 2Ω, percorrido por 3A (U=106V). Em duplas: calcular a potência total, a dissipada e a útil desse mesmo motor (potência total = 318W, dissipada = 18W, útil = 300W).
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: sim, há diferença — o motor é um receptor (converte a maior parte da energia em trabalho mecânico útil), enquanto o chuveiro é apenas um resistor (converte tudo em calor).
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. Um motor elétrico tem fcem de 100V e resistência interna de 2Ω, percorrido por uma corrente de 3A. Qual a DDP aplicada a ele?
Gabarito: U=ε'+r'·i=100+2×3=106V.
2. No motor do exercício anterior, qual a potência total recebida, a potência dissipada e a potência útil?
Gabarito: Potência total: U·i=106×3=318W; potência dissipada: r'·i2=2×32=18W; potência útil: ε'·i=100×3=300W (confere: 300+18=318W).
3. O que diferencia um receptor elétrico (como um motor) de um simples resistor?
Gabarito: O receptor converte a maior parte da energia elétrica recebida em outra forma de energia útil (mecânica, química, etc.), não apenas em calor; o resistor converte toda a energia recebida em calor (efeito Joule).
4. Por que a DDP aplicada a um receptor real é sempre maior que sua força contra-eletromotriz?
Gabarito: Porque parte da energia fornecida precisa vencer a resistência interna do próprio receptor (dissipada como calor), então a DDP total precisa superar a fcem para compensar essa perda interna.
5. Um receptor tem fcem de 50V e é percorrido por 2A, dissipando 8W de potência internamente. Qual sua resistência interna?
Gabarito: Potência dissipada = r'·i2 → 8=r'×22 → r'=8/4=2Ω.
Observações e extensão
Próxima aula: Circuitos com Geradores e Receptores. Nota para o professor: um liquidificador ou ventilador (motor visível) é um bom exemplo concreto de receptor para trazer à conversa.