Fisica3 (Eletromagnetismo)

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ALTERNADA
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31-l J~ ili~~m~s ~ is~! ~~;~:~campos eléuicos e magnéticos e o Mrna
zenamento de energia nos campos elétricos e magnéticos de capacitores e indutores;
vamos agora examinar a aplicação dessa física à transferência da energia para os locais
onde será utilizada. Por exemplo: a energia produzida em uma usina de energia
elétrica deve chegar até a casa do leitor para poder alimentar um computador. O valor
total dessa física aplicada é hoje em dia tão elevado que é quase impossível estimálo.
Na verdade, a civilização moderna seria impossível sem essa física aplicada.
Em quase todo o mundo, a energia elétrica é transferida, não como uma corrente
constante (corrente contínua, ou CC), mas como uma corrente que varia senoidalmente
com o tempo (corrente alternada, ou CA). O desafio para os cientistas e
engenheiros é projetar sistemas de CA que transfiram energia de forma eficiente e
aparelhos capazes de utilizar essa energia.
Em nossa discussão de sistemas alternados, o primeiro passo será examinar as
oscilações em um circuito simples, constituído por uma indutância L e uma capacitância
C.
31 -2 Oscilações em um Circuito LC: Análise Qualitativa
Dos três elementos básicos dos circuitos, resistência R, capacitância C e indutância L,
discutimos até agora as combinações em série RC (Seção 27-9) e RL (Seção 30-9). Nos
dois tipos de circuito, descobrimos que a carga, a corrente e a diferença de potencial
crescem e decrescem exponencialmente. A escala de tempo do crescimento ou decaimento
é dada por uma constante de tempo T , que pode ser capacitiva ou indutiva.
Vamos agora examinar a combinação de dois elementos que falta, a combinação
LC. Veremos que nesse caso a carga, a corrente e a diferença de potencial não
decaem exponencialmente com o tempo, mas variam senoidalmente com um período
Te uma frequência angular w. As oscilações resultantes do campo elétrico do capacitor
e do campo magnético do indutor são chamadas de oscilações eletromagnéticas.
Quando um circuito se comporta dessa forma, dizemos que está oscilando.
As partes a a h da Fig. 31 -1 mostram estágios sucessivos das oscilações em um
circuito LC simples. De acordo com a Eq. 25-21, a energia armazenada no campo
elétrico do capacitor em qualquer instante é dada por
(31-1)
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