Experiência 14: Geradores de Corrente

Objetivos

1. Construir um gerador de corrente a partir de um gerador de tensão.

2. Verificar a variação da corrente quando a carga varia.
    

Material Usado

1 Multímetro digital
1 Matriz de pontos
1 Bateria de 9V com terminais
Cabinhos para conexão
Resistores: 100/470/820/10K

Introdução Teórica

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. A figura 1a mostra  o símbolo e a figura 1b a curva característica correspondente. 

                               ( a )                                                  ( b )
Figura 1: ( a ) Gerador de corrente ideal  ( b ) Curva Característica  

Na figura 1a se IS=1mA e a carga for igual a 1K a tensão será igual a 1V. Se a carga mudar para 2K a corrente se mantém em  1mA mas a tensão dobra de valor passando a valer 2V, e assim por diante. 

Na pratica geradores de corrente não conseguem manter a corrente constante, pois apresentam resistência interna. A figura 2 mostra um gerador de corrente real com resistência interna de 10K e de corrente 1mA. Quando o gerador é conectado a uma carga de 1K a corrente na carga é de 0,909mA. Se a carga for igual a 100Ω a corrente na carga passa a valer 0,99mA. Podemos concluir  que o comportamento do gerador de corrente fica mais próximo do ideal quanto menor for a carga em relação à resistência interna.

                        ( a )                                                                             ( b )
Figura 2: gerador de corrente de corrente 1mA e resistência interna 10K ligado a (a ) carga de 1K ( b ) carga de 100 Ohms

Como base para limites costumamos estabelecer a relação de 1:10, isto é, muito menor é quando for pelo menos dez vezes menor e muito maior é quando for pelo menos dez vezes maior.

Na pratica existem varias maneiras de se construir um gerador de corrente, nesta experiência mostraremos a mais simples e  que consiste em associar em serie com uma fonte de tensão uma resistência de grande valor. Considere uma fonte de 9V associada em serie com uma resistência de 10K, figura 3. O bipolo assim obtido se comporta como gerador de corrente se  a carga que for ligada for muito menor do que 10K (menor que 1K). O gerador de corrente equivalente tem corrente I_S=0,9mA e resistência interna de 10K. Por analise de circuito é possível verificar que o bipolo AB da figura 3a é equivalente ao bipolo AB da figura 3b, basta calcular a corrente na carga nos dois casos.

                                             ( a )                                                           ( b )

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

O gerador de corrente pode ser melhorado se a resistência interna aumentar mantendo os mesmos limites de carga. Se por exemplo a resistência interna aumentar para  100K, se for mantida a mesma corrente, a tensão da fonte deve aumentar na mesma proporção devendo valer 90V. Veja que isso começa a   limitar a construção.   

Procedimento Experimental

1. Para os circuito da figura 3 calcule a corrente na carga para cada um dos  valores de carga da tabela I.

 Tabela I: Calculo da corrente na carga – circuitos com fonte de tensão e fonte de corrente

2. Monte o circuito da figura 3a na matriz de pontos de acordo com o layout sugerido da figura 4. Meça a corrente na carga para todos os valores de carga da tabela II. Obs: Ri=10K    RL (ver tabela)

Tabela II:  Gerador de corrente -  medida da corrente na carga

( a )

( b )
Figura 4:  ( a ) circuito do gerador de corrente ( b ) medindo a corrente na carga

3. A partir das medidas efetuadas  no item 2 em que caso a medida de corrente se afasta mais do valor ideal? Justifique.

     4. Escreva as suas conclusões baseado nas medidas.

Bibliografia: Albuquerque, Romulo O. Analise de Circuitos em Corrente Continua. 21 ed. Erica: São Paulo. 2008