Efisica

Noções elementares sobre oscilações elétricas

 



Nota

 


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.



Figura 334

 

Imaginemos que fechamos a chave S (fig. 334-a). 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. 334-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. 334-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 (fig. 334-c)


Figura 335

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 (fig. e). 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..

 



Figura 336



Nota

 

Para se carregar inicialmente o condensador, pode-se usar o processo indicado na figura 336. 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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