UECE 2013/2

A UECE tem um sistema de geração de energia elétrica do tipo solar fotovoltaica, com potência instalada de 5 kW, utilizado para pesquisas e desenvolvimentos tecnológicos. Nesse tipo de sistema, a transformação de energia solar em elétrica é feita em células fotovoltaicas. Essas células geram uma tensão elétrica cujo valor depende, dentre outros fatores, da corrente elétrica que passa por seus terminais, conforme o exemplo do gráfico a seguir.

Para os valores de tensão e corrente correspondentes aos pontos no gráfico, pode-se afirmar corretamente que as potências P₁, P₂, e P₃ geradas pela célula são tais que

P₃ > P₂ > P₁.

P₁ > P₂ > P₃.

P₃ = P₂ = P₁.

P₃ < P₂ = P₁.

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Resposta

Tempo médio

55 s

Resolução

Para comparar as potências produzidas nos três pontos indicados (P₁, P₂, P₃) basta lembrar que, em um circuito CC, a potência elétrica fornecida pelo gerador é

\(P = V \cdot I\)

onde \(V\) é a tensão nos terminais da célula e \(I\) é a corrente que ela fornece nesse ponto de operação.

1. Leituras aproximadas no gráfico

P₁: \(V \approx 0{,}10\,\text{V}\) e \(I \approx 1{,}0002\,\text{A}\)
P₂: \(V \approx 0{,}20\,\text{V}\) e \(I \approx 1{,}0000\,\text{A}\)
P₃: \(V \approx 0{,}30\,\text{V}\) e \(I \approx 0{,}9997\,\text{A}\)

2. Cálculo (proporcional) das potências

A corrente varia muito pouco (diferenças de milésimos de ampère), enquanto a tensão cresce de 0,1 V para 0,3 V. Assim, multiplicando:

P₁ ≈ 0,10 V × 1,0002 A ≈ 0,1000 W
P₂ ≈ 0,20 V × 1,0000 A ≈ 0,2000 W
P₃ ≈ 0,30 V × 0,9997 A ≈ 0,2999 W

Mesmo com a ligeira queda de corrente, a elevação da tensão faz o produto \(V\,I\) aumentar sensivelmente. Portanto,

\(P_3 > P_2 > P_1\).

3. Alternativa correta

A opção que expressa essa relação é a Alternativa A.

Dicas

Lembre-se de que potência em CC é produto de tensão e corrente.

Compare quanto a tensão aumenta e quanto a corrente diminui entre os pontos.

Se o fator que aumenta é maior que o que diminui, o produto cresce.

Erros Comuns

Olhar apenas para a queda da corrente e ignorar o aumento (bem maior) da tensão.

Fazer regra de três usando valores imaginados sem ler a escala do gráfico.

Supor que corrente constante implica potência constante.

Revisão

Potência em Circuitos de Corrente Contínua

• A potência instantânea entregue ou consumida por um elemento é \(P = V\,I\).
• Em curvas I×V de células fotovoltaicas, cada ponto representa um “ponto de operação”.
• Para comparar potências em pontos diferentes, basta comparar o produto \(V\,I\).

Curva característica de célula FV

• A corrente de curto-circuito (região inicial) é quase constante enquanto a tensão aumenta.
• Pequenas variações de corrente raramente superam o efeito do aumento de tensão nessa região.

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