Componentes Ativos – Geradores de Energia

Geradores são responsáveis por fornecerem energia para o funcionamento de um circuito elétrico / eletrônico. Os geradores podem ser classificados como hidráulico, químico, térmico, fotoelétrico nuclear e piezoelétrico, por exemplo. Existem várias formas de se obter energia elétrica de acordo com o tipo de energia empregado na produção. Nesta postagem vou explicar como é obtido energia através das duas principais formas e mostrar suas características.

O que é energia?

De acordo com as definições da física, energia é a capacidade de algo produzir algum trabalho. Em eletrônica isso é traduzido em algo que faça os elétrons se movimentarem dentro dos condutores ou em algum componente. Os elétrons, por sua vez são partículas que possuem carga negativa e que ficam girando em torno do seu núcleo atômico. Os elétrons podem se movimentar com mais facilidade através de determinados meios, como o cobre , por exemplo, usado como condutor na maioria dos circuitos.

Para que os elétrons se movimentem, é necessário que uma força atue sobre eles e os direcione pelo caminho desejado. Esta força é comumente chamada de tensão elétrica ou diferença de potencial (ddp). Abaixo temos uma imagem com três caixas d’água que ilustram bem o comportamento da tensão elétrica:

A caixa 1 está a 15 metros do solo e a caixa 2 está a somente 8 metros do solo. Devido a força da gravidade, a água de ambas as caixas vai cair na caixa 3, ou seja, a gravidade vai direcionar a água das caixas 1 e 2 para a caixa 3. Contudo, para a gravidade agir, é necessário ter uma elevação entre as caixas. Em elétrica esta elevação é conhecida como diferença de potencial ou tensão elétrica.

Se transformarmos os metros em volts, a caixa 1 teria 15 volts. Logo, a diferença de potencial em relação a caixa que está no solo (caixa 3) será de 15 volts, mas a diferença de potencial entre a caixa 1 e a caixa 2 seria somente de 7 volts (15 – 8 = 7).

Se considerarmos como sendo elétrons cada uma das partículas de água que estão nas caixas 1 e 2, poderemos notar que as partículas fluem apenas em um sentido, ou seja, de cima para baixo, obedecendo a lei da gravidade. Em elétrica o conceito segue a mesma linha.

Observando o sentido convencional da corrente, todos os elétrons saem do polo positivo e vão para o polo negativo (no sentido real, os elétrons saem do polo negativo e vão para o positivo). Este movimento ordenado de elétrons é conhecido como corrente elétrica.

A corrente elétrica pode ser classificada em corrente contínua (CC) ou corrente alternada (CA). Na corrente contínua os elétrons sempre vão seguir na mesma direção, contudo, na corrente alternada eles mudam de direção constantemente.

Vale ressaltar que, a eletricidade produzida por qualquer gerador é sempre a mesma, ou seja, a corrente elétrica em qualquer um deles sempre será o movimento das cargas elétricas.

Abaixo termos algumas informações sobre as duas principais formas de energia utilizadas na elétrica / eletrônica.

Energia mecânica

É o tipo de energia mais utilizada nos geradores elétricos. Através da indução magnética é possível converter energia mecânica em energia elétrica. Ele converte a energia mecânica contida na rotação de um eixo, fazendo com que a intensidade de um campo magnético originado por um imã fixo que atravessa um conjunto de enrolamentos, varie no tempo, o que, pela Lei da indução de Faraday, leva a indução de tensões em seus terminais.

Uma das características mais comuns neste tipo de energia é que ela tem capacidade de gerar energia de corrente alternada, contudo, existem dínamos que usam o mesmo princípio para gerar energia de corrente contínua. A energia mecânica (muitas vezes proveniente de uma turbina hidráulica, a gás ou a vapor) é utilizada para girar o rotor. Na imagem abaixo você pode ver como é o funcionamento de uma usina hidrelétrica:

Em uma usina hidrelétrica, a força cinética da água causada por sua queda, gira a turbina, que por sua vez gira o eixo do gerador, conseguindo assim gerar uma grande quantidade de energia elétrica. Esta é a forma mais simples de geração de energia elétrica e que menos polui o meio ambiente.

Energia química

A energia química é uma das mais comuns em nosso dia a dia, estando presente nas pilhas e baterias . Toda pilha é um dispositivo que possui dois eletrodos e um eletrólito em que ocorrem reações espontâneas de oxirredução capazes de gerar uma corrente elétrica.

O eletrodo positivo de uma pilha é chamado de cátodo e é onde ocorre a reação de redução. Já no eletrodo negativo chamado de ânodo, é onde ocorre a reação de oxidação. O eletrólito ou ponte salina, é a solução condutora de íons que forma a corrente elétrica gerada pela pilha. Abaixo temos um exemplo de construção de uma pilha:

Neste tipo de energia, a característica principal é que a corrente flui somente em um sentido, ou seja, do polo positivo para o polo negativo (sentido convencional), fornecendo uma corrente contínua ao circuito.

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