Aula 155 — Indutores e Circuitos RLC (Introdução à reatância)

O professor pergunta: "um resistor se opõe à corrente elétrica com uma resistência R, que não depende da frequência. Será que um indutor (uma bobina) se opõe à corrente alternada da mesma forma?" Ouvir hipóteses.

Perguntar: uma bobina (indutor) oferece a mesma oposição à passagem de uma corrente alternada de baixa frequência e de uma corrente alternada de alta frequência? Obstáculo a nomear (sem resolver ainda): achar que um indutor se comporta exatamente como um resistor comum, com uma oposição fixa à corrente, independente da frequência da corrente alternada.

Apresentação dos slides 2 a 9: um indutor é, essencialmente, uma bobina; quando a corrente que passa por ele VARIA (como numa corrente alternada), o próprio campo magnético gerado pelo indutor varia, induzindo nele mesmo uma fem que se OPÕE a essa variação (fenômeno chamado autoindução): εL = −L·(Δi/Δt), onde L é a indutância do indutor (medida em henry, H). Quanto mais rápida a variação da corrente (maior frequência), maior é essa oposição — por isso, diferente de um resistor, a oposição de um indutor à corrente alternada (chamada REATÂNCIA INDUTIVA) depende da frequência: XL = ω·L — isso resolve o obstáculo do Momento 2 e responde à pergunta do Momento 1: quanto maior a frequência, maior XL (o indutor se opõe mais à corrente alternada de alta frequência). Um capacitor tem comportamento oposto: sua reatância capacitiva é XC = 1/(ω·C) — quanto MAIOR a frequência, MENOR a oposição do capacitor à corrente (ele se carrega e descarrega tão rapidamente que quase não impede a passagem de correntes de alta frequência). Um circuito RLC é formado por um resistor (R), um indutor (L) e um capacitor (C) associados, geralmente em série, percorridos por corrente alternada; nesse circuito, existe uma frequência especial, chamada frequência de RESSONÂNCIA (ω₀ = 1/√(L·C)), na qual XL = XC e o circuito responde de forma máxima à corrente alternada — esse fenômeno é a base, por exemplo, da sintonia de estações de rádio.

Resolução guiada: calcular coletivamente a reatância indutiva de um indutor de 0,2 H numa rede de 60 Hz (ω = 2·π·f = 2×π×60 ≈ 377 rad/s; XL = ω·L = 377×0,2 ≈ 75,4 Ω). Em duplas: calcular a reatância capacitiva de um capacitor de 10 μF (10×10^-6 F) na mesma frequência (XC = 1/(ω·C) = 1/(377×10×10^-6) ≈ 265 Ω) e comparar com o valor de XL calculado.

Aplicação individual (ou em duplas) da lista de exercícios de fixação (seção 8 deste plano).

Retomar a pergunta do Momento 1: não, um indutor não se opõe igualmente a correntes alternadas de frequências diferentes — sua reatância indutiva XL = ω·L cresce com a frequência, de modo que ele se opõe mais fortemente a correntes alternadas de alta frequência do que a correntes de baixa frequência (comportamento que é justamente o oposto ao de um capacitor).