Circuitos CA em Série

Em circuitos de corrente alternada (CA) em série, a interação de resistência, reatância e impedância determina o comportamento elétrico. Se o circuito contém apenas resistência, a impedância é igual à resistência, e a fórmula da corrente, I = E / Z, é semelhante à de circuitos de corrente contínua (CC). Para circuitos com indutância ou capacitância, a impedância total (Z) é calculada considerando as reatâncias indutiva (XL) e capacitiva (XC), que representam a oposição ao fluxo de corrente devido a bobinas e capacitores, respectivamente.

A impedância é obtida usando a relação geométrica Z2 = R2 + X2, onde X pode ser XL ou XC, dependendo da natureza do circuito. Para circuitos com ambas as reatâncias, X = |XL - XC|. A fórmula é essencial para calcular quedas de tensão e corrente em cada elemento do circuito.

Exemplo com Indutância

Em um circuito com uma resistência de 6 Ω e uma bobina com indutância de 0,021 H conectado a 110 V e 60 Hz, a reatância indutiva XL é calculada como:

XL = 2π f L = 6,28 ⋅ 60 ⋅ 0,021 = 8 Ω.
    

A impedância total é:

Z = √(R2 + XL2) = √(62 + 82) = 10 Ω.
    

A corrente resultante no circuito será:

I = E / Z = 110 / 10 = 11 A.
    

A queda de tensão em cada componente é:

• Resistência (ER): I ⋅ R = 11 ⋅ 6 = 66 V
• Indutância (EXL): I ⋅ XL = 11 ⋅ 8 = 88 V

Apesar de a soma das tensões parecer superior à fonte, isto ocorre porque as tensões estão fora de fase e não se somam linearmente.

Exemplo com Capacitância

Para circuitos com capacitância, como uma lâmpada de 10 Ω e um capacitor de 200 µF, a reatância capacitiva é:

XC = 1 / (2π f C) = 1 / (6,28 ⋅ 60 ⋅ 0,0002) = 13 Ω.
    

E a impedância total:

Z = √(R2 + XC2) = √(102 + 132) ≈ 16,4 Ω.
    

A corrente será:

I = E / Z = 110 / 16,4 ≈ 6,7 A.
    

Esses conceitos são fundamentais para o design e análise de circuitos CA, considerando as relações de fase e as características específicas dos componentes.