Geradores elétricos II

Quando você associa geradores idênticos em série, está empilhando fontes de energia em cadeia: o terminal positivo de uma se conecta ao negativo da seguinte, e assim por diante, de modo que cada portador de carga atravessa sucessivamente todas elas, recebendo um "empurrão" elétrico em cada etapa. Isso explica por que a fem equivalente é a soma das fems individuais, mas há um detalhe sutil que o resumo não explora: a resistência interna também se soma, pois a corrente atravessa o interior de cada gerador, sofrendo perdas por efeito Joule em cada um. Na prática, isso significa que a associação em série é vantajosa quando se precisa de tensão alta sem aumentar a corrente — típico de lanternas, controles remotos e brinquedos, em que várias pilhas de 1,5 V formam 4,5 V ou 6 V.

Considere três pilhas ideais iguais, cada uma com fem de 1,5 V e resistência interna de 0,5 Ω, alimentando uma lâmpada de 6 Ω. A fem equivalente é 4,5 V e a resistência interna total, 1,5 Ω; a corrente vale 4,5/(6+1,5) = 0,6 A, e a tensão útil nos terminais da lâmpada é 3,6 V, menor que os 4,5 V nominais justamente por causa das perdas internas somadas. Se uma das pilhas fosse invertida, sua fem subtrairia das demais (1,5 + 1,5 − 1,5 = 1,5 V), mas sua resistência interna continuaria somando, agravando a queda de tensão.

Quando você associa geradores idênticos em paralelo, todos os polos positivos se ligam entre si e todos os negativos também, de modo que a associação inteira se comporta como um único gerador equivalente. A fem não se soma, justamente porque os terminais estão no mesmo potencial: imagine duas pilhas de 1,5 V ligadas positivo com positivo e negativo com negativo; a diferença de potencial entre os polos continua sendo 1,5 V, não 3 V. Em troca, a corrente que cada pilha precisa fornecer cai para a enésima parte da corrente total, o que reduz a perda por efeito Joule dentro de cada uma ($P = r i^2$) e explica por que a associação em paralelo "rende mais" e dura mais.

O ponto sutil é a resistência interna: com $n$ geradores iguais, cada ramo oferece resistência $r$, e como estão em paralelo, a equivalente fica $r/n$. Isso significa que a queda de tensão interna para uma dada corrente total é menor, ou seja, a tensão útil nos terminais cai menos sob carga — por isso o paralelo é a escolha quando se quer alimentar um dispositivo que exige corrente alta, como o motor de arranque de um carro antigo, que usava várias baterias em paralelo para fornecer centenas de ampères sem derrubar a tensão.