Gerador - Curva característica

O que é um gerador?

É um dispositivo capaz de converter qualquer tipo de energia em energia elétrica.

Qual a equação que o representa?

U : ddp (medida em Volts); é a diferença entre a energia gerada e a "perdida" no circuito

E : força eletromotriz (medida em Volts); é a força gerada pelo gerador

r : resistência interna do resistor do gerador 

i : corrente elétrica que passa pelo gerador 

- O produto de "r .i" é medido em Volts e representa a energia perdida pelo circuito-

Uma carga que passe por um gerador nunca será integralmente convertida e reaproveitada, pois os geradores possuem resistências internas; resistência à passagem de cargas elétricas. 

Por exemplo, vamos imaginar uma bateria de um celular. Parte da carga recebida pela bateria (gerador) é convertida e usada para fazer o aparelho funcionar e o restante se "perde" devido à resistência interna da bateria, ou seja, não é aproveitada pelo eletrônico. 

Mas como essa carga é perdida? Através do Efeito Joule ou Efeito Térmico, o que em outras palavras significa produção de calor. Parte da carga recebida pelo gerador se dissipa em forma de calor, por isso que algumas vezes a bateria esquenta quando usamos demais o celular.

O que é uma curva característica?

É o gráfico que representa a variação da ddp (U) do gerador em função da corrente que o atravessa (i)

O gráfico acima é um exemplo de curva característica. O ponto A representa o valor da ddp quando o circuito está aberto, lembrando que um circuito aberto é aquele por onde não passa nenhuma corrente elétrica ( i = 0). Voltando à equação do gerador, se a corrente (i) é 0, então U = E, ou seja, a ddp é igual à força gerada.

Já o ponto B é o momento quem que o circuito entra em curto. E o que é curto circuito? Quando a resistência de um circuito não suporta uma corrente elétrica muito grande; libera-se muita energia e o circuito superaquece.
Passando para a equação do gerador, um curto ocorre quando um determinado valor de i (corrente elétrica) zera a ddp (U = 0).

Qual seria a curva característica perfeita?

A ideal mostrada abaixo.

Na prática um gerador perfeito seria aquele que convertesse 100% da carga recebida em energia elétrica; aquele no qual não houvesse perdas de energia. O que transferindo para a equação do gerador significa que a resistência interna deve ser 0, já que assim U = E sempre.

Mas como isso não ocorre de fato, existe a curva real, que é o que acontece na prática.

Obs. quanto mais perto da curva ideal a curva real estiver, melhor o gerador em questão.

Em que caso existe corrente, mas não ddp?

Em um curto circuito. Quando a corrente é grande o suficiente para anular a energia gerada.

Para entendermos melhor, um exemplo:

Supondo que  E = 80V  ,   r = 8Ω , o gráfico abaixo ilustra o momento de um curto circuito quando a curva intercepta o eixo da intensidade da corrente. 

Na equação:  U = E - r . i             U = 80 - 8 . 10       U = 80 - 80     U = 0

Em um curto a corrente que passa pelo gerador é máxima e a tensão no circuito é nula. 

Obs. A força eletromotriz (E) e a resistência interna (r) são constantes na equação, pois são características de cada gerador. 

Referências:
http://estudafisica.blogspot.com.br/2014/06/curva-caracteristica-de-um-gerador.html
http://osfundamentosdafisica.blogspot.com.br/2013/08/cursos-do-blog-eletricidade_28.html
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/curto-circuito.htm
http://pt.slideshare.net/fisico.dersa/geradores-1389521