Capacidade de carga em uma associação de fontes
15 de fevereiro, 2019 às 15:33 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletricidade, Questões do ENEM, vestibulares, concursos
Respondido por: Prof. Fernando Lang da Silveira - www.if.ufrgs.br/~lang/Procurando questões do ENEM encontrei uma sobre carga de uma associação de geradores na segunda aplicação 2018 que não estou conseguindo equacionar.
Baterias de lítio, utilizadas em dispositivos eletrônicos são constituídas de células individuais com ddp de 3,6 V. É comum os fabricantes de computadores utilizarem as células individuais para a obtenção de baterias de 10,8 V ou 14,4 V. No entanto, fazem a propaganda de seus produtos fornecendo a informação do número de células da bateria e sua capacidade de carga em mAh, por exemplo, 4 400 mAh.
Disponível em: www.laptopbattery.net. Acesso em: 15 nov. 2011 (adaptado).
Dentre as baterias de 10,8 V e 14,4 V, constituídas por 12 células individuais, qual possui maior capacidade de carga?
- A) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em paralelo de 4 conjuntos com 3 células em série.
- B) A bateria de 14,4 V, porque possui combinações em paralelo de 3 conjuntos com 4 células em série.
- C) A bateria de 14,4 V, porque possui combinações em série de 3 conjuntos com 4 células em paralelo.
- D) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em série de 4 conjuntos com 3 células em paralelo.
- E) A bateria de 10,8 V, porque possui combinações em série de 3 conjuntos com 4 células em série.
Não consigo entender como o tipo de associação pode influenciar na \”maior capacidade de carga\” da mesma. Será que a questão não estaria se referindo ao tempo de autonomia até uma próxima carga?
Peço encarecidamente referências bibliográficas que me ajudem a abordar a questão de forma a transformar este saber científico em saber escolar.
Aproveito para parabenizar os idealizadores e alimentadores desta página.
Desde já agradeço pela resposta.
Resposta inicial:
A “capacidade de carga”, expressa em unidade de medida de corrente vezes tempo, de um bateria está relacionada com o tempo de autonomia para uma dada corrente.
A “capacidade de carga” aumenta quando baterias são associadas em paralelo pois para uma dada corrente, menor será a corrente em cada elemento da associação em paralelo.
Portanto a maior “capacidade de carga” com 12 baterias individuais se encontra na associação em paralelo das doze. Mas então a fem (a ddp em circuito aberto) seria apenas 3,6 V.
Para obter 10,8 V há que se associar 3 baterias individuais em série e 14,4 V necessita 4 em série.
Se há disponíveis 12 baterias então se associam em paralelo 4 conjunto de 3 baterias em série e esta associação, com fem equivalente de 10,8V terá “maior capacidade de carga” do que associando 3 conjuntos em paralelo de 4 baterias em série, resultando esta última associação em uma fem equivalente de 14,4V.
Réplica da perguntante:
Muito obrigada pelo pronto atendimento à minha dúvida quanto à intenção da questão. Numa associação em paralelo a corrente em cada bateria seria menor( não?) o que resultaria num TEMPO de autonomia maior. Pra além disso este tipo de associação impediria que a resistência interna aumentasse muito rapidamente, caso se quisesse abordar as baterias como geradores reais, ok?
Mais uma vez agradeço e parabenizo pela iniciativa e objetivos do Centro.
Segunda resposta:
De fato a associação em paralelo de fontes leva a uma fonte equivalente com resistência interna menor do que a menor resistência resistência interna das fontes na associação. Se elas forem iguais, a resistência equivalente será igual a resistência de uma delas dividida pelo número de fontes associadas.
Vide também o artigo disponível no Research Gate: Associação de pilhas em paralelo. Onde e quando a usamos?
Finalmente chamo a atenção que a ddp nos terminais de uma fonte somente tem o mesmo valor da fem da fonte em circuito aberto. Vide a postagem Ddp de uma pilha não é constante?
Adicionado em 26/10/2019: ENEM PPL 2018 Renato Brito explica a terrivel questao das Baterias de Litio !
“Docendo discimus.” (Sêneca)
No caso de uma associação em série, a corrente é a mesma para todo o ramo, então toda a carga disponível para o circuito funcionar é na verdade a quantidade de carga de uma única célula. As outras células vão trocar cargas entre si! Já no caso da associação em paralelo, a carga total é a soma das cargas disponíveis em cada ramo, que no caso hipotético de colocarmos todas as células em paralelo, seria a soma das cargas de todas as células. O truque desde problema é perceber que quanto menor a tensão do pack de células (bateria), mais células estão em paralelo, portanto mais carga disponível. Quando se precisa de corrente elevada, usa-se paralelo (motores principalmente), quando se precisa de mais tensão usa-se série (controle remoto da TV).