Num circuito de corrente alternada, a queda de tensão num cabo (ou num fio enrolado com várias voltas em forma de espiras) que está servindo como uma extensão para alimentar um equipamento como uma betoneira pode ser de tal magnitude que pode causar sua queima. Explique essa afirmativa com base no fenômeno da impedância do condutor e justifique com a expressão matemática dessa queda de tensão adequada para a instalação e funcionamento do equipamento. Justifique

Passo 1

Vamos resumir o problema: em um circuito de corrente alternada, a queda de tensão em um cabo que serve como extensão para alimentar um equipamento, como uma betoneira, pode ser tão grande a ponto de queimar o equipamento. Vamos explorar esse assunto usando o conceito de impedância e entender a fórmula matemática que descreve essa queda de tensão, garantindo que a instalação funcione corretamente.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é impedância. Na corrente alternada (CA), a impedância é a resistência total que um condutor oferece à passagem da corrente elétrica. Ela não é apenas a resistência pura , mas também inclui a reatância , que pode ser indutiva ou capacitiva. A impedância é medida em ohms e é fundamental para determinar como a corrente se comporta em um circuito de CA.

Passo 3

Agora, vamos ver como a impedância afeta a queda de tensão. A queda de tensão em um circuito de CA é calculada pela fórmula:
Onde:
  • é a queda de tensão,
  • é a corrente elétrica,
  • é a impedância do condutor.
Essa fórmula é uma versão da Lei de Ohm adaptada para corrente alternada, considerando a impedância total.

Passo 4

Em um cabo usado como extensão, especialmente se ele tiver muitos fios ou voltas, a impedância aumenta. Isso ocorre porque mais fios ou voltas aumentam a resistência e a reatância do cabo. Com uma impedância maior, para uma corrente constante, a queda de tensão também aumenta.

Passo 5

Quando a queda de tensão é muito grande, a tensão que chega ao equipamento, como a betoneira, é menor do que a necessária para seu funcionamento adequado. Isso pode fazer com que o equipamento trabalhe de forma ineficiente, aquecendo mais do que o normal e, em casos extremos, podendo levar à sua queima devido ao superaquecimento.

Passo 6

Para evitar que a queda de tensão seja tão grande a ponto de danificar o equipamento, é essencial dimensionar corretamente o cabo, ou seja, escolher um cabo com impedância adequada para a corrente que o equipamento vai consumir. Usando a fórmula , podemos calcular a impedância máxima permitida para que a queda de tensão fique dentro dos limites seguros para o funcionamento da betoneira.

Resposta

Portanto, a queda de tensão em um cabo de corrente alternada é determinada pela fórmula , onde a impedância do condutor deve ser cuidadosamente dimensionada para garantir que a tensão fornecida ao equipamento não seja tão baixa a ponto de causar seu superaquecimento e queima.

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