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Indutores e capacitores em circuitos de corrente alternada



                Divirta-se montando circuitos CA e DC com o simulador.

http://phet.colorado.edu/pt/simulation/faraday




Indutores em circuitos de corrente alternada


A variação de fluxo provocada pela passagem de corrente alternada em um indutor gera uma contra-fem que se opõe ao sentido da corrente. A tensão VL através do indutor será:

 
VL= VLP cos(ωt)

A corrente em um circuito indutivo será atrasada de 90° em relação a tensão:

I = (VLP/ωL)senωt = IPsenωt = IPcos(ωt-p/2)

IP=VLP/wL=VLP/XL   ou  Iqm = VLqm/XL

Em que XL = wL = 2pfL, em unidades de ohns, é chamada reatância indutiva e aumenta quando a freqüência da tensão aumenta. 

Aprenda mais sobre o fenômeno da uto indutância, com o professor Paulo C. C. da Silva (SENAI):






Capacitores em circuitos de corrente alternada

A tensão em capacitor conectado a um circuito que possui um gerador de corrente alternada é dada por.

VC=Q/C,

sendo Q a carga armazenada  na placa superior do capacitor.

            Esta tensão é igual a tensão fornecida pelo gerador, ou seja:

VC = Ep cos(ωt) = VCP cos(ωt)

            Substituindo a segunda equação na primeira, encontramos carga armazenada no instante t:

Q = VCPC cos(ωt)  

A corrente em um circuito capacitivo será adiantada de 90° em relação a tensão:

I = -ωCVCPsenwt = -IPsenwt = IPcos(wt+p/2)

IP=wCVCP=VCP/(1/ωC)= VCP/XC   ou  Iqm = VCqm/XC

Em que XC = 1/ωC = 1/2pfC, também em unidades de ohns, é chamada reatância capacitiva e diminui quando a freqüência da tensão aumenta.

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Geradores de Corrente Alternada



 Agora pensemos como se produz a corrente alternada? Imaginem uma espira imersa em um campo magnético uniforme, de forma que as linhas do campo formam um ângulo θ com o vetor normal ao plano da espira. O fluxo magnético Φ que atravessa a espira é dado por: 

Φ=BAcos θ 

E se tivermos N espiras o fluxo será:
 Φ=NBAcos θ 


 Se colocarmos as espiras para girar mecanicamente a uma velocidade ω= 2πf (Visualize no vídeo acima), e chamarmos de α o ângulo inicial, em um dado momento t teremos: 

 θ= ωt + α 
 O movimento giratório produzirá uma variação de fluxo nas espiras, gerando uma fem E dada por: 
E = NBAωsen(ωt + α) = Ep sen(ωt + α),

com Ep = NBAω (valor máximo da fem gerada)

Se tomarmos α=π/2, teremos:

 Ep sen(ωt + α)= Ep cos(ωt)
 Assim, quando ωt = 0, a intensidade da fem será máxima.
No linck abaixo, você vai encontrar um simulador em que você poderá reproduzir a experiência descrita acima, mas desta vez você pode movimentar o imã ou a espira.
Corrente Alternada em Resistores


A tensão instantânea em um resistor conectado a um circuito que fornece corrente alternada será igual a fem E produzida no gerador, ou seja:

Vr = E = Ep cos(ωt) = Vrp cos(ωt)

Aplicando a lei de Ohm, teremos:


Vr = IR Vrp cos(ωt) = IR


I = (Vrp/R) cos(ωt) = Ipcos(ωt),

com Ip = Vrp/R (Amplitude ou valor de pico da corrente alternada).

Veja no vídeo abaixo a captação do sinal do sinal da corrente alternada através do uso do
osciloscópio, aparelho usado para visualização do comportamento de tensões e correntes.

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O que é corrente alternada?



 O que acontecerá se você colocar o dedo no fio da tomada da sua casa? 


Você receberá uma descarga de 110V ou 220V? Na verdade a intensidadedo choque pode ser maior! Isso pode acontecer porque a corrente elétrica que chega nas residências é alternada.


Antes de definir corrente alternada, vamos lembrar como é a corrente contínua: um circuito de corrente contínua possui a intensidade da corrente e a tensão constante ao longo do tempo, logo a corrente alternada é aquela que varia a sua intensidade ao longo do tempo. Ao contrário da corrente continua, a alterna varia ao longo do tempo e em um circuito de corrente alternada a tensão também varia. Há vários tipos de corrente alternada: quadrática, triangular e outras. A corrente elétrica que chega a nossas casas todos os dias, produzida pelos vários tipos de usinas, varia senoidalmente com o tempo, ou seja, a intensidade e o sentido da corrente varia de acordo com uma função senoidal:






 Se pensarmos em uma lâmpada conectada em um circuito de corrente alternada, analisando o gráfico da senóide, podemos perceber que ela acende à medida que a intensidade da corrente aumenta, depois desliga quando a intensidade é zero e volta a acender quando a corrente muda de sentido e atinge o valor de pico novamente. Se a freqüência da corrente é de 60 Hz, como no Brasil, Isso significa que a corrente possui picos por segundo. Podemos então concluir que as lâmpadas de nossas casas “piscam” 120 vezes por sendo, o guque é imperceptível aos nossos olhos. Aparelhos que utilizam corrente contínua possuem componentes (diodos e capacitores) que retificam a corrente que será fornecida ao aparelho. 
  

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