O que é um Circuito AC?

Fundamentos de Circuitos AC

Um circuito AC é definido como um circuito energizado por uma fonte de alimentação alternada. A corrente alternada (AC) é amplamente utilizada para aplicações domésticas e industriais devido às suas características únicas: ao contrário da corrente contínua (DC), tanto a magnitude quanto a direção da corrente e da tensão em um circuito AC variam periodicamente ao longo do tempo.

As formas de onda AC geralmente seguem um padrão sinusoidal, completando um ciclo com meias positivas e negativas iguais. Este comportamento é descrito matematicamente como uma função do tempo (t) ou ângulo (θ = ωt), onde ω representa a frequência angular.

Impedância em Circuitos AC vs. DC

• Em circuitos DC, a oposição à corrente provém apenas da resistência (R).

• Em circuitos AC, a oposição surge de:

• Resistência (R)

• Reatância indutiva (XL = 2πfL), onde L é a indutância e f é a frequência

• Reatância capacitiva (XC = 1/(2πfC)), onde C é a capacitância

Relações de Fase em Sistemas AC

Em circuitos AC, a corrente e a tensão são caracterizadas tanto pela magnitude quanto pelo ângulo de fase. Seu alinhamento de fase depende dos parâmetros do circuito (R, L, C). Quantidades sinusoidais, como tensão e corrente, variam com o seno do ângulo θ, tornando-as fundamentais para a análise de sistemas AC.

Vantagens das Formas de Onda Sinusoidais na Geração de Energia

Tensões e correntes sinusoidais são preferidas globalmente para a geração de energia devido a:

• Redução de perdas de ferro e cobre em transformadores e máquinas rotativas, aumentando a eficiência.

• Minimização de interferências com sistemas de comunicação adjacentes.

• Níveis menores de perturbação em circuitos elétricos.

Dinâmica de Tensão e Corrente Alternada

Forma de Onda de Tensão Alternada e Corrente Resistiva

A forma de onda da tensão alternada ao longo do tempo e a corrente que flui através da resistência (R) no circuito são mostradas abaixo:

Tipos de Circuitos AC e Terminologia Chave
Classificações de Circuitos AC

Os circuitos AC são categorizados com base nas configurações de seus componentes:

• Circuitos de pura resistência (R)

• Circuitos de pura capacitância (C)

• Circuitos de pura indutância (L)

• Combinações RL (resistência-indutância)

• Circuitos RC (resistência-capacitância)

• Circuitos LC (indutância-capacitância)

• Circuitos RLC (resistência-indutância-capacitância)

Termos Essenciais de Circuitos AC

• Amplitude:O valor máximo positivo ou negativo de uma quantidade alternada dentro de um ciclo, também conhecido como valor de pico ou valor máximo. Simbolizado por Em/Vm para tensão e Im para corrente.

• Alternância:Meio ciclo de uma forma de onda alternada, correspondente a 180° elétricos.

• Ciclo:Um conjunto completo de valores positivos e negativos de uma quantidade alternada, equivalente a 360° elétricos.

• Valor Instantâneo:A magnitude da tensão ou corrente em qualquer momento específico, denotada por e (tensão) ou i (corrente).

• Frequência (f): O número de ciclos por segundo de uma quantidade alternada, medida em hertz (Hz).

• Período de Tempo (T):A duração em segundos para completar um ciclo de uma forma de onda de tensão ou corrente.

• Forma de Onda:Uma representação gráfica plotando os valores instantâneos de uma quantidade alternada (tensão/corrente) no eixo y contra o tempo (t) ou ângulo (θ = ωt) no eixo x.

Uma tensão alternada periodicamente inverte polaridade e magnitude, enquanto a corrente alternada segue o mesmo caminho, mudando de direção e amplitude ao longo do tempo. Quando uma fonte de tensão AC se conecta a uma carga resistiva (como mostrado abaixo), a corrente flui em uma direção durante a meia-ciclo positiva e inverte durante a meia-ciclo negativa, refletindo as mudanças de polaridade da fonte.