O Capacitor em Corrente Contínua
Sabemos, que um capacitor é constituído de duas armaduras isoladas por um dielétrico.
Se ligarmos o um capacitor como no circuito acima. Ao
fecharmos a chave S, a lâmpada L, inicialmente, se acenderá com
brilho máximo, perdendo gradualmente seu brilho até aparagar-se
por completo.
Vejamos porque isso acontece:
Considerando que o capacitor está inicialmente descarregado, a
tensão entre as armaduras é zero. Ao se fechar a chave, a
diferença de potencial entre as armaduras passa a ser igual ao
valor da fonte, fazendo com que o capacitor se carregue através
de L. Razão pela qual ela acende.
Note que no instante em que a chave é fechada, a diferença de
potencial é máxima e, à medida em que as armaduras vão se
carregando, essa diferença vai diminuindo até chegar a zero.
Instante em que a lâmpada apaga.
A experiência acima resulta no gráfico abaixo:
Capacitor em Corrente Alternada
Substituindo-se a fonte CC do circuito do capacitor por uma
fonte CA, notamos que a lâmpada permanece acesa.
A primeira vista, poderíamos concluir que a corrente atravessa o
capacitor, mas não é bem assim que acontece.
O capacitor tem a propriedade de bloquear a CC e permitir o fluxo
de CA.
Na verdade esse fluxo não atravessa o capacitor. Ele apenas se
acumula em suas armaduras.
O que acontece é que, estando o cpacitor descarregado, a
diferença de potencial entre as armaduras é igual à tensão da
fonte (como vimos no capacitor em CC), fazendo com que haja um
fluxo de corrente para carregar o capacitor. Quando a fonte de
tensão muda de sentido, o sentido de deslocamento da corrente
também se inverte. Como a fonte está em constante oscilação,
as cargas ficam num vai e vem atravessando a lâmpada.
No início da carga do capacitor, a corrente é máxima e a
tensão é mínima, subindo gradativamente até o valor máximo.
Momento em que a corrente atinge o valor mínimo.
A corrente está adiantada noventa graus da tensão.
A corrente no circuito pode ser calculada dividindo-se a tensão
no capacitor pela impedância. A fórmula para o cálculo da
impedância no capacitor é Z = 1/(2 x pi x F x C). Onde F é a
frequência da fonte e C é a capacitância do capacitor. A
impedância é inversamente proporcional à frequência e à
capacitância.
O Indutor em Corrente Contíunua
Como sabemos, o indutor é constituído por um fio enrolado em
forma de espiras. Quando ligamos o indutor a uma fonte CC,
desconsiderando o momento em que se fecha a chave, ele se
comporta como um curto, já que a resitência do fio é muito
pequena.
Se considerarmos o curto espaço de tempo em ue a chave é
ligada, veremos que a corrente não atinge imediatamente o valor
máximo. Sabemos, segundo a Lei de Lenz, que todo indutor
submetido a um campo variável, gera em si uma força
contra-eletromotriz e, embora nossa fonte seja CC, no momento em
que ligamos ou desligamos a chave, estaremos variando o campo, e
variando o campo estaremos gerando uma força no sentido
contrário ao da circulação da corrente. Por esta razão a
corrente no instante do fechamento da chave é zero, subindo
gradativamente até o seu valor máximo, onde fica estabelecida
até que haja outra variação de campo.
Note que o que acontece com o indutor é exatamente o inverso do
que acontece com o capacitor, como vemos no gráfico abaixo:
A corrente máxima acontece no momento em que não há mais variação do campo magnético. O fenômeno acima descrito vale também para o desligamento do circuito. Nesse instante a corrente não cai a zero imediatamente.
Você pode comprovar esse fenômeno quando desliga, por exemplo, um rádio da tomada. A música não cessa bruscamente, mas vai se apagando. Em alguns rádios, a luz do dial apaga-se lentamente.
O Indutor em Corrente Alternada
Se você entedeu o que acontece com o circuito acima e conhece
a lei de lenz, não terá dificuldade nenhuma em assimilar este
último tópico.
Ora, como em CA a variação do campo é constante, deduzimos
então que teremos neste circuito uma força contra-eletromotriz
constante e a variação de campo introduz um novo componente ao
circuito que é a impedância.
A impedância no circuito pode ser calculada pela fórmula Z = 2
x pi x F x L. Onde F é frequência do circuito e L é a
indutância da bobina. (desprezando a resistência do fio)
A corrente, por sua vez, será calculada pela fórmula I = V/Z.
A corrente em um indutor ligado em CA é bem menor que em CC, já
que em CC a variação do campo só se dá quando liga ou desliga
o circuito.
Note que, ao contrário do capacitor, a corrente está atrasada noventa graus da tensão. A impedância é diretamente proporcional à frequência e à indutância do circuito.