Fisica3 (Eletromagnetismo)

OSCILAÇÕES ELETROMAGNÉTICAS E CORRENTE AITT
6.t
T
0,0111 s
21r[(12 X 10- 3 H)(l,6 X 10- 6 F))1' 2 = l3.
(Resposta)
Assim, a amplitude decai 50% em cerca de 13 o cila. -
Esse amortecimento é bem mais lento que o da Fig. " l -__
em que a amplitude diminui mais de 50% em apenas uma
oscilação.
31 -6 Corrente Alternada
As oscilações de um circuito RLC não são amortecidas se uma fonte de tensão externa
fornece energia suficiente para compensar a energia dissipada na resistência R. Os
aparelhos elétricos usados nas resistências, escritórios e fábricas contêm um número
muito grande de circuitos RLC, que são alimentados pela rede de distribuição de
energia elétrica. Na maioria dos casos, a energia é fornecida na forma de correntes
e tensões senoidais, sistema que é conhecido como corrente alternada ou CA. (No
caso das correntes e tensões que não variam com o tempo, como as fornecidas por
uma bateria, o sistema é conhecido como corrente contínua ou CC.) No sistema de
corrente alternada usado no Brasil, a tensão e a corrente mudam de polaridade 120
vezes por segundo e, portanto, têm uma frequência!= 60 Hz.
· À primeira vista, esta pode parecer uma forma estranha de fornecer energia a
um circuito. Vimos que a velocidade de deriva dos elétrons de condução em um fio
comum é da ordem de 4 X 10- s m/s. Se o sentido de movimento dos elétrons se inverte
a cada 1/120 s, os elétrons se deslocam apenas cerca de 3 X 10- 7 m a cada meio
ciclo. Assim, em média, um elétron passa apenas por 10 átomos da rede cristalina do
material de que é feito o fio antes de dar meia volta. Nesse ritmo, o leitor deve estar
se perguntando, como o elétron consegue chegar a algum lugar?
A resposta é simples: o elétron não precisa ir "a algum lugar". Quando dizemos
que a corrente em um fio é um ampere, isso significa que as cargas passam por qualquer
plano que intercepta totalmente o fio à taxa de um coulomb por segundo. A velocidade
com a qual os portadores passam pelo plano não é o único parâmetro importante:
um ampere pode corresponder a muitos portadores de carga se movendo devagar ou
poucos portadores de carga se movendo depressa. Além disso, o sinal para os elétrons
passarem a se mover no sentido oposto, que tem origem na força eletromotriz alternada
produzida nos geradores das usinas elétricas, se propaga ao longo dos condutores
com uma velocidade quase igual à velocidade da luz. Todos os elétrons, onde quer que
estejam, recebem essa instrução praticamente no mesmo instante. Finalmente, convém
observar que em muitos dispositivos, como as lâmpadas e as torradeiras, o sentido
do movimento não é importante, contanto que os elétrons estejam em movimento e
transfiram energia para o dispositivo através de colisões com átomos.
A principal vantagem da corrente alternada é a seguinte: quando a corrente muda
de sentido, o mesmo acontece com o campo magnético em torno no condutor. Isso
torna possível usar a lei de indução de Faraday, o que, entre outras coisas, significa
que podemos aumentar ou diminuir à vontade a diferença de potencial usando um Figura 31-6 Nos geradores de co
dispositivo, conhecido como transformador, que será discutido mais tarde. Além alternada, uma espira condutora é
disso, a corrente alternada é mais fácil de gerar e utilizar que a corrente contínua no forçada a girar na presença do campo
caso de máquinas rotativas como geradores e motores.
magnético externo. Na prática. a
A Fig. 31-6 mostra um tipo simples de gerador de corrente alternada. Quando a força eletromotriz induzida em
espira condutora é forçada a girar na presença do campo magnético externo B, uma
bobina com muitas espiras é
por escovas que se apoiam em
força eletromotriz senoidal ~ é induzida na espira:
rotativos solidários com a ·
(31-28) anel está ligado a uma e:xtrern~~
bobina e faz contato com o
A frequência angular wd da força eletromotriz é igual à velocidade angular de rotação circuito do gerador atra,·és
da espira, a fase é wi e a amplitude é ~m ( o índice significa máxima). Se a espira faz escovas.