
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.
(
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 . |
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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..
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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. |