Efisica

O gerador

 

Para comprendermos como os íons formam a corrente elétrica, o significado de um gerador e o conceito de força eletromotriz de um gerador, façamos a seguinte analogia:

Suponhamos um conjunto de esferas encostadas umas nas outras de maneira a formar um colar fechado (fig. 163). Se nenhuma força atuar nessas esferas, isto é, se não for cedida energia a essas esferas, elas permanecerão indefinidamente em repouso. Suponhamos que um dispositivo qualquer forneça energia ao conjunto de esferas de maneira tal que o colar gire como está indicado na figura: todas as esferas se deslocam de maneira que cada uma vá passando sucessivamente pelas posições de todas as outras.

Consideremos uma secção transversal S qualquer do colar. Se contarmos o número de esferas que passam por essa secção durante certo tempo t, chegaremos a duas conclusões:

conjunto de esferas encostadas

Figura 163

1a – o número de esferas que passam pela secção S durante certo tempo é igual ao número de esferas que passam por qualquer outra secção transversal durante o mesmo tempo; sendo assim, tudo o que falarmos sôbre a secção S valerá também para qualquer outra secção transversal do colar.

2a – o número de esferas que passam pela secção S durante certo tempo depende da energia comunicada às esferas durante o mesmo tempo. Assim, se for cedida às esferas uma energia grande, elas se deslocarão com grande velocidade, e o número de esferas que passarão por S será grande. Se for cedida uma energia pequena, as esferas se deslocarão com pequena velocidade, e o número de esferas que passar por S será pequeno.

Observemos bem que sempre nos referimos à energia fornecida às esferas durante certo tempo, e ao número de esferas que passam por S durante o mesmo tempo.

Suponhamos agora uma corrente elétrica circulando por um circuito fechado. Já vimos que essa corrente elétrica é formada por íons ou por elétrons em movimento. Êsses íons ou elétrons, quando se deslocam, comportam-se como as esferas do colar, isto é, cada íon vai ocupando sucessivamente a posição dos outros íons. Mas, com as diferenças seguintes:

1a – os íons ou os elétrons não ficam encostados uns nos outros;

2a – há duas correntes de íons; a de íons positivos num sentido, e a de íons negativos em sentido oposto (fig. 164)(com excessão do caso dos metais em que há movimento só de elétrons e num só sentido).

corrente elétrica circulando por um circuito fechado que é formada por íons ou por elétrons em movimento

Figura 164

Do mesmo modo que no caso do colar, esses íons não entrariam em movimento se nenhuma força atuasse neles, isto é, se não fosse cedida energia a eles. De onde vem essa energia fornecida aos íons? Vem de um dispositivo chamado gerador, e do qual falaremos logo mais.

Se considerarmos no circuito uma secção transversal S qualquer, e o número de íons que passam por essa secção durante certo tempo, chegaremos a duas conclusões análogas àquelas duas do caso do colar:

1a – o número de íons que atravessam essa secção durante certo tempo é igual ao número de íons que atravessa qualquer outra secção durante o mesmo tempo. A carga elétrica que atravessa a secção é igual a soma das cargas dos íons que atravessam-na. Como, em um mesmo tempo, o número de íons que atravessam qualquer secção é o mesmo, concluímos que a carga elétrica que atravessa qualquer secção transversal do circuito é a mesma, durante o mesmo tempo. Para nós é mais importante considerarmos a carga elétrica do que considerarmos o número de íons.

2a – o número de íons que passa pela secção durante certo tempo, isto é, a carga elétrica que passa pela secção durante certo tempo, depende da energia fornecida aos íons durante o mesmo tempo. Assim, se o gerador fornecer muita energia, o número de íons, isto é, a carga elétrica que passará pela secção transversal será grande.

Como é que o gerador fornece energia aos íons? O gerador fornece energia aos íons por meio de um campo elétrico; ele provoca o aparecimento de um campo elétrico no interior dos condutores que formam o circuito. As cargas elétricas dos íons, estando em um campo elétrico, ficam sujeitas a forças que põem os íons em movimento (veja a figura 116).

Evidentemente o gerador não pode criar essa energia a partir do nada. O que ele faz é uma transformação de energia. Ele recebe energia de certo tipo e depois a transforma em energia elétrica; em outras palavras: ele recebe certa quantidade de energia que permite que ele provoque o aparecimento do campo elétrico.

Quando o gerador transforma energia mecânica em elétrica ele é chamado gerador mecânico ou dínamo; quando transforma energia química é chamado pilha hidroelétrica; quando transforma energia térmica é chamado pilha termoelétrica, etc.. No tópico "Aplicações do efeito termoelétrico" falamos superficialmente de como funciona uma pilha termoelétrica; em eletromagnetismo, veremos como funciona um dínamo.

 

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