- 1. Prticas de ElectrnicaPrincpios da Corrente AlternadaTENSO
ALTERNADAUma tenso alternada (CA corrente alternada) aquela cujo
mdulovaria continuamente e cuja polaridade invertida
periodicamente: Figura 1: Uma forma de onda de tenso ca.- O eixo
zero uma linha horizontal que passa pelo centro.- As variaes
verticais na onda de tenso mostram as variaes domdulo.- As tenses
acima do eixo horizontal tm polaridade positiva (+).- As tenses
abaixo do eixo horizontal tm polaridade negativa (-).Uma tenso ca
pode ser produzida por um gerador, chamado dealternador. Na Figura
2 apresenta-se a forma bsica de um gerador ca.Figura 2: Uma espira
girando num campo magntico produz uma tenso ca.Texto de apoio ao
Trabalho 3-2: Circuito RC Conceito de desfasamento 1
2. Prticas de Electrnica Princpios da Corrente AlternadaA espira
condutora gira atravs do campo magntico e intercepta linhasde fora
para gerar uma tenso ca induzida atravs dos seus terminais.- Uma
rotao completa da espira chamada de ciclo.Anlise da posio da espira
em cada quarto de volta durante um ciclocompleto: Figura 3: Dois
ciclos de tenso alternada gerados pela rotao de uma espira.Posio A:
a espira gira paralelamente ao fluxo magntico econsequentemente no
intercepta nenhuma linha de fora. A tensoinduzida = 0V.Posio B: a
espira intercepta o campo num ngulo de 90, produzindouma tenso
mxima.Posio C: o condutor est novamente paralelamente ao campo e
nopode interceptar o fluxo, U = 0V.------------ A onda ca de A a C
constitui meio ciclo de rotao ------------Posio D: a espira
intercepta o fluxo, gerando novamente uma tensomxima, mas aqui o
fluxo interceptado no sentido oposto (da esquerdapara a direita) ao
de B (era da dta. para esq.). Assim a polaridade em D
negativa.------ Mais um de volta e a espira retorna posio A, ponto
de partida.- O ciclo de valores de tenso repete-se medida que a
espira continua agirar.- Um ciclo inclui variaes entre 2 pontos
sucessivos que apresentam omesmo valor e variam no mesmo sentido.
Ex: entre B e B ou C e C.Texto de apoio ao Trabalho 3-2: Circuito
RC Conceito de desfasamento2 3. Prticas de ElectrnicaPrincpios da
Corrente AlternadaMEDIO ANGULARPelo facto dos ciclos de tenso
corresponderem rotao da espira emtorno dum crculo, as partes desse
crculo so expressas em ngulos.O crculo completo = 360, meio crculo
= 180, um quarto de volta = 90Os graus so expressos em radianos
(rad) Um crculo completo = 360 = 2 rad ONDA SINUSOIDALA forma de
onda da tenso da Figura 3 chamada de onda sinusoidal.O valor
instantneo da tenso em qualquer ponto dado por: v = VM sen( )v
valor instantneo da tenso, VVM valor mximo da tenso, V - ngulo de
rotao, graus ou radFREQUNCIA E PERODOO nmero de ciclos por segundo
chamado de frequncia, que representada pelo smbolo, f, e dada em
hertz (Hz). Um ciclo por segundo 1Hz.O intervalo de tempo para que
um ciclo se complete chamado deperodo. representado pelo smbolo, T
e expresso em segundos (s).Texto de apoio ao Trabalho 3-2: Circuito
RC Conceito de desfasamento 3 4. Prticas de ElectrnicaPrincpios da
Corrente AlternadaRelao entre frequncia e perodo:11f = (Hz)
T=(s)TfQuanto mais elevada a frequncia menor o perodo. Figura 4:
Comparao entre frequnciasO ngulo de 360 representa o tempo para um
perodo T. Portantopodemos representar o eixo horizontal de uma onda
sinusoidal emunidades de graus elctricos ou em segundos:Figura:
5Relao entregraus elctricose o tempoTexto de apoio ao Trabalho 3-2:
Circuito RC Conceito de desfasamento 4 5. Prticas de Electrnica
Princpios da Corrente AlternadaVALORES CARACTERSTICOS DE TENSO E
CORRENTE CAUma onda sinusoidal possui vrios valores instantneos ao
longo de umciclo. conveniente especificar os mdulos para efeitos de
comparaode uma onda com outra.Valor de pico, Valor mdio, Valor
quadrtico mdio ou rms ou valoreficaz. Estes valores aplicam-se
tanto corrente como tenso. Figura 6: Valores de amplitude para uma
onda sinusoidal ca.Valor de pico: o valor mximo VM ou IM. aplicado
tanto ao piconegativo como ao positivo. O valor de pico-a-pico
tambm pode serespecificado e corresponde ao dobro do valor de pico
quando os picospositivos e negativos so simtricos.Valor mdio: o
cociente entre a rea e o tempo, sendo considerada area contida
entre a forma de onda correspondente e o eixo do tempo,num
intervalo de tempo igual a um perodo. reas acima do eixo dotempo so
(+) e abaixo so (-). As reas devem ser somadasalgebricamente para a
obteno da rea total entre a forma de onda e oeixo de tempo para um
perodo. O valor mdio sempre consideradocomo calculado num perodo,
salvo dito em contrrio. O valor mdiode uma sinuside zero (num
perodo as reas (-) e (+) cancelam-se).Para algumas aplicaes
utilizado o valor mdio num semi-ciclo 2positivo = V pico = 0.637 V
pico . Texto de apoio ao Trabalho 3-2: Circuito RC Conceito de
desfasamento5 6. Prticas de ElectrnicaPrincpios da Corrente
AlternadaValor eficaz: corresponde mesma quantidade de corrente ou
tensocontnua capaz de produzir a mesma potncia de aquecimento.
Umatenso alternada com um valor eficaz de 115 V, tem exactamente
amesma eficincia no aquecimento do filamento de uma lmpada
deincandescncia que os 115 V provenientes de uma fonte de tenso cc
fixa. usado na especificao de electrodomsticos, por exemplo. Um
secadorde 220 V o seu valor eficaz.Salvo dito em contrrio todas as
medidas das tenses e correntessinusoidais so em valor eficaz. Por
exemplo: a tenso de alimentao de220 V quer dizer que a nossa tenso
de alimentao tem um valor eficazde 220 V. Assim, o seu valor de
pico de V pico = 2Veficaz = 310 V .Procedimento para obter o valor
eficaz de qualquer forma de onda caperidica:- Elevar ao quadrado a
tenso ou corrente peridica (square).- Encontrar a mdia dessa
quadrtica num perodo (mean).- Encontrar a raiz quadrada dessa rea
(root).Texto de apoio ao Trabalho 3-2: Circuito RC Conceito de
desfasamento 6 7. Prticas de Electrnica Princpios da Corrente
Alternada RELAES DE FASEO ngulo de fase entre 2 formas de onda da
mesma frequncia adiferena angular num dado instante.Por exemplo o
ngulo de fase entre as ondas B e A de 90.Figura 7: Formas de onda,
onda B est adiantada da onda A de 90.Considere o instante para 0
< t < 90.- Onda B comea com o seu valor mximo e cai para zero
em 90.- Onda A comea em zero e cresce at o seu valor mximo em 90.-
Onda B atinge o seu valor mximo 90 frente da onda A.- Onda B est
adiantada relativamente onda A de 90.- As ondas B e A esto
desfasadas de 90.Este ngulo de fase de 90 entre as ondas B e A
mantido durante o ciclocompleto e todos os ciclos sucessivos.Em
qualquer instante, a onda B passa pelo valor que a onda A ter
90mais tarde.A diferena de fases entre duas ondas sinusoidais pode
ser encontradapela diferena entre os ngulos de fase das duas,
considerando que ambastenham a forma seno ou coseno e que as
amplitudes tenham o mesmosinal ambas positivas ou negativas. Alm
disso as duas sinusidesdevem ter a mesma frequncia.Texto de apoio
ao Trabalho 3-2: Circuito RC Conceito de desfasamento7 8. Prticas
de ElectrnicaPrincpios da Corrente AlternadaExemplo:v B = V pico
sen(t + ) = V pico sen(2ft + 0 ) = V pico sen(2ft )v A = V pico
sen(t + ) = V pico sen(2ft + 30 )vA est adiantada de 30 em relao a
vBouvB est atrasada de 30 em relao a vA. vA est em fase com vB O
ngulo de fase = 0vA est em oposio de fase com vBO ngulo de fase =
180Texto de apoio ao Trabalho 3-2: Circuito RC Conceito de
desfasamento 8 9. Prticas de ElectrnicaPrincpios da Corrente
Alternada RESPOSTA SINUSOIDAL DE UMA RESISTNCIAv = VM sen( ) , o
eixo horizontal est representado em graus.i = I M sen( ) , porque
pela lei de ohm i = v/R IM = VM/RVMSe: v = VM sen(t + ) i = I M
sen(t + ) = sen(t + ) RA potncia instantnea dissipada numa
resistncia varia com o tempoporque a tenso e a corrente instantneas
variam com o tempo: p = vi = [VM sen(t + )][I M sen(t + )] = VM I M
sen 2 (t + )potncia de pico PM = VM IM, e ocorre sempre que sen(t +
) = 1 .- Potncia instantnea = 0 W sempre que a tenso = 0 V e
corrente = 0 A.- Potncia instantnea nunca negativa: significa que
uma resistncianunca fornece potncia para um circuito, mas sim
dissipa sob a formade calor toda a potncia que recebe.Potncia mdia
fornecida a uma resistncia: VM I M VM 2 I M 2 RPmed = == 2 2R
2Texto de apoio ao Trabalho 3-2: Circuito RC Conceito de
desfasamento 9 10. Prticas de ElectrnicaPrincpios da Corrente
Alternada RESPOSTA SINUSOIDAL DE UM CONDENSADORSe um condensador de
C farads possui uma tenso v = VM sen(t + ) sobreele, a corrente no
condensador dada por: = C [VM sen(t + )] = CVM cos(t +
)dvdi=CdtdtEm que CVM a corrente de pico IM.VM 1I M = CVM e =I M
CAssim, um condensador possui um efeito limitador de corrente
similar aode uma resistncia, em que 1/C corresponde a R.Pode
definir-se reactncia capacitiva, XC, como 1/C.Ou melhor,1XC = CXC
reactncia capacitiva, - 2f frequncia angular, radC capacidade do
condensador, FO sinal negativo, refere-se ao deslocamento de
fase.Sendo 1/C inversamente proporcional frequncia, quanto maior
for afrequncia, maior a corrente, para a mesma tenso de pico.- Para
sinusides de frequncia muito alta o condensador quase
umcurto-circuito.- Para sinusides de frequncia muito baixa, prxima
de 0 Hz, ocondensador um circuito aberto.Texto de apoio ao Trabalho
3-2: Circuito RC Conceito de desfasamento10 11. Prticas de
Electrnica Princpios da Corrente AlternadaA partir da comparao
entre sinusides da tenso e corrente numcondensador, pode
observar-se que:- a corrente est adiantada de 90 em relao tenso- ou
a tenso est atrasada de 90 em relao correnteA potncia instantnea
absorvida por um condensador :p = vi = [VM sen(t + )][I M cos(t +
)] = VM I Msen(2t + 2 ) 2A potncia instantnea sinusoidal, possui o
dobro da frequncia datenso ou da corrente e possui um valor mdio =
0 W.- Um condensador absorve potncia mdia = 0- Num perodo um
condensador fornece apenas a energia que recebe.Texto de apoio ao
Trabalho 3-2: Circuito RC Conceito de desfasamento 11 12. Prticas
de ElectrnicaPrincpios da Corrente AlternadaExemplo: RCTexto de
apoio ao Trabalho 3-2: Circuito RC Conceito de desfasamento12
