e-física - Eletricidade Básico

  

Para compreendermos bem as oscilações elétricas, recordemos o seguinte: quando uma bobina é percorrida por uma corrente i  variável, ela sofre auto-indução.  Se a corrente i  está diminuindo, a corrente de auto-indução i'  tem mesmo sentido que ela.  Se a corrente i  está aumentando, a corrente de auto-indução i'  tem sentido oposto.

Suponhamos agora um condensador e uma bobina ligados em série por uma chave S (figura abaixo).  Imaginemos que o condensador esteja carregado (o processo usado para carregá-lo não nos interessa no momento).  O condensador carregado tem uma das armaduras, por exemplo a, com carga positiva +Q e potencial V1; a outra armadura, b, com carga negativa -Q e potencial V2.  A diferença de potencial entre as armaduras é então V1-V2.

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Imaginemos que fechamos a chave S.  A extremidade A da bobina fica ligada à armadura de potencial V1, e, portanto, fica a êsse potencial V1.  A extremidade B fica ligada à armadura de potencial V2, e fica a êsse potencial V2 (fig. b).  Então, entre os extremos da bobina fica aplicada a mesma diferença de potencial V1-V2 que há entre as armaduras do condensador.  Ora, havendo diferença de potencial entre os extremos da bobina, ela é percorrida por uma corrente i.  Já vimos anteriormente, várias vezes, que convencionamos que a corrente se desloque do potencial positivo para o negativo.  Mas, na realidade essa corrente i é constituída por elétrons que se deslocam do potencial negativo para o positivo, isto é, que saem da armadura negativa do condensador e vão para a armadura positiva (fig. b).  Em outras palavras, o condensador desempenha o papel de um gerador que fornece à bobina a corrente i.              

O que aconteceria se não houvesse auto-indução  –  Como o circuito inicialmente estava aberto, no instante em que fechamos a chave S a corrente é nula.  Se não houvesse auto-indução, essa corrente aumentaria até atingir um máximo e depois diminuiria, até se anular novamente, como indica a figura ao lado.  Isso porque essa corrente é constituída por elétrons, que saem da armadura negativa b, e chegam à armadura positiva.  Então a carga -Q da armadura negativa passaria para a armadura positiva, e neutralizaria a carga +Q nela existente.  O condensador ficaria então descarregado, a corrente i se anularia, isto é, deixaria de existir, e o fenômeno terminaria aí . 

O que acontece por causa da auto-indução  –  Mas, como há auto-indução na bobina, o que acontece é o seguinte.  Enquanto a corrente vai aumentando desde zero até o máximo, há uma pequena corrente de auto-indução i’ que se opõe a ela.  Mas, quando ela vai diminuindo, tendendo a anular-se, aparece uma forte corrente de auto-indução i’ no mesmo sentido que ela, como indica a fig. d.  Como consequência, depois que a corrente se anula, o fenômeno não pára, mas, a corrente de auto-indução, i’, continua, fazendo que passe pela bobina uma corrente em sentido oposto ao sentido da corrente inicial.  Na figura acima representamos a corrente que realmente passa pela bobina, isto é, a soma algébrica da corrente i’ de auto-indução, com a corrente i  que existiria se não houvesse auto-indução.               A corrente i’ também é constituída por elétrons que são extraídos da armadura negativa e são levados para a armadura positiva.  Vemos então que da armadura negativa, b, são extraídos mais elétrons do que seriam extraídos se não houvesse auto-indução.  Isso significa que à armadura a vão chegar mais elétrons do que os necessários para neutralizá-la.  A consequência é que essa armadura, que era positiva, torna-se negativa.  E a armadura b, que era negativa, perdeu mais elétrons que os necessários para se neutralizar, e se torna positiva (figura e acima).  Os sinais das cargas das armaduras agora se inverteram.

              Pode-se demonstrar que, se a resistência elétrica da bobina é desprezível, o potencial da armadura b se torna agora exatamente V1; e o da armadura a se torna exatamente V2.  Isto é, os potenciais das armaduras se trocam: a diferença de potencial entre as armaduras é a mesma, V1-V2, que havia no início, mas, agora em sentido oposto.  Agora é a extremidade B da bobina que tem potencial V1, e A, o potencial V2.  Então a bobina é percorrida novamente pela corrente i, mas, em sentido oposto ao que passou na outra vez (fig. e).  Essa corrente produz auto-indução na bobina, e o fenômeno se repete.              

O condensador se comporta como um gerador, que fornece à bobina a corrente i.  Mas, quando êle tende a se descarregar, a bobina, pela auto-indução, provoca o aparecimento da corrente em sentido oposto, e novamente carrega o condensador, mas, com cargas opostas às iniciais.

              Vemos que, num circuito como êsse indicado, a corrente elétrica fica circulando ora num sentido, ora noutro, devido ao fenômeno de auto-indução.  A êsse fenômeno chamamos oscilação elétrica, ou descarga oscilatória, ou descarga oscilante.  O circuito indicado é chamado circuito oscilante, ou oscilador.  Tem aplicações muito importantes na técnica moderna, como por exemplo, em rádio, televisão, radar, etc..              

  

Para se carregar inicialmente o condensador, pode-se usar o processo indicado na figura abaixo.  Ligando-se a chave S para a posição P, o condensador fica ligado ao gerador, e se carrega.  Depois se liga a chave para a posição M, e ela fecha o circuito oscilante.

 

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