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Ddp de uma pilha não é constante?

Professor, no texto de resposta ao tópico “Dúvidas sobre carga, campo e ddp em uma pilha“, o senhor escreveu:

“A ddp existe sempre, isto é, com condutor por fora da pilha ou sem condutor por fora da pilha. Entretanto ela é máxima entre os terminais da pilha quando não há condutor por fora e diminui quando a resistência elétrica do condutor externo diminui.”

Pelo que estudei durante a graduação, a ddp entre os terminais é uma propriedade da pilha e independe do resto do circuito. Poderia me explicar como funciona essa redução na ddp e por que ela acontece?

Tenho uma outra pergunta:
Pilhas funcionam através de um processo de óxi-redução. À medida que as reações químicas ocorrem, há redução na ddp entre os terminais da pilha? Se sim, quando uma pilha estiver “descarregada” a ddp entre os terminais será nula?

Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/

Espero que de fato NÃO tenham te ensinado o que afirmas acima. 🙂 Aliás, basta consultares qualquer texto de Física Geral do terceiro grau para verificares teu equívoco.

A ddp entre os terminais de um pilha (ou de uma fonte em geral) NÃO é sempre mesma. O modelo usualmente estudado para fontes tem como suposto que a força eletromotriz (fem) da fonte seja uma característica INVARIÁVEL da fonte, isto é, INDEPENDENTE da intensidade da corrente demandada da fonte.

Neste modelo a ddp entre os terminais da fonte é MENOR do que a fem quando a fonte fornece potência ao circuito externo a ela. A ddp entre os terminais da fonte decresce quando a corrente demandada aumenta e é nula em curto circuito.

A ddp entre os terminais da fonte pode também ser MAIOR do que a fem. Tal acontece quando a fonte absorve potência da parte externa do circuito, por exemplo a fonte está sendo “carregada”.

Olha também em Bateria em “carga” ou “descarga”?.

O modelo de fem constante e resistência interna constante é adequado para pilhas operando com correntes pequenas comparadas com a intensidade máxima (isto, dde curto circuito) da pilha. O modelo não é adequado em regime de altas correntes (perto do curto circuito).

O comportamento real de fontes eletroquímicas DEPENDE do tipo de fonte considerada!

Para responder uma questão anterior  – 130 mA é a corrente de curto circuito da fonte?  – levantei a curva da ddp nos terminais da fonte do meu computador contra a intensidade da corrente demanda. O gráfico que obtive se encontra abaixo.

De acordo com o gráfico o modelo usual para fonte (fem e resistência interna constante) é adequado até cerca de 3 A. A ddp entre os terminais da fonte é máxima quando a corrente é nula, tendo então o mesmo valor da fem (cerca de 20,3 V) e está diminuindo quando a intensidade da corrente cresce.

Quanto à tua segunda pergunta, a resposta é positiva. A fem de uma pilha é quase constante, independente da “carga” (da energia química) estocada na pilha. Entretanto quando a pilha está quase esgotada, há um declíno na fem. Muito antes deste declínio a pilha já está “velha” e usualmente temos que trocá-la pois ela não mais se desempenha adequadamente. Acontece que a resistência interna da pilha cresce com o uso e acaba por ficar tão grande que a pilha não mais permite que a intensidade da corrente tenha o valor suficiente para alimentar o dispositivo no qual está sendo usada. Vide Ddp e carga de bateria

Sempre que lecionei Eletromagnetismo demonstrei em aula que surpreendentemente as pilhas “velhas” (gastas)  podem ter ainda a fem especificada pelo fabricante mas não são capazes de gerar correntes tão intensas quanto as pilhas “novas”.  Uma pilha alcalina “nova” pode gerar correntes da ordem de 10 A e já encontrei  pilha “velha” que, apesar de ter sua fem igual à “nova”, somente era capaz de gerar alguns poucos miliampères.

“Docendo discimus.” (Sêneca)

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