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Figura 56-01

    Na forma polar temos:

    Zeq = 15 ∠ +90°   Ω

    Agora que conhecemos o valor da impedância equivalente, podemos calcular o valor da corrente elétrica que circula pelo circuito. Assim:

    I = V / Zeq = 90 ∠ 0° / 15 ∠ +90°   A

    Efetuando o cálculo encontramos:

    I = = 6 ∠ -90°   A

    Preste atenção que o ângulo - 90° decorre do fato da corrente estar atrasada em relação à tensão V. Como sabemos, corrente atrasada significa que o circuito tem predominância indutiva.

    De posse do valor da corrente podemos calcular os valores de VL e VC.

    VL = XL  I = 30 ∠ +90   6 ∠ -90°   V

    Repare que transformamos j 30 em 30 ∠ +90°. Efetuando o cálculo, encontramos:

    VL = 180 ∠ 0°   V

    Para o cálculo da tensão sobre o capacitor temos:

    VC = XC   I = 15 ∠ -90   6 ∠ -90°   V

    Note que transformamos -j 15 em 15 ∠ -90°. Efetuando o cálculo, encontramos:

    VC = 90 ∠ -180°   V

    Perceba que VL + VC é exatamente a tensão da fonte que alimenta o circuito, ou seja, 180 ∠0° + 90 ∠ -180° = 90 ∠ 0°. Em outras palavras: obedece a lei de Kirchhoff.

    Dá para perceber em um circuito LC série, se a reatância indutiva for exatamente igual a reatância capacitiva elas se anulam e, a impedância equivalente será simplesmente um curto-circuito.

    Esta característica é de extrema importância quando tratamos com circuitos e queremos eliminar (ou pelo menos reduzir drasticamente) uma determinada frequência. Basta escolhermos valores adequados para L e C. Igualando XC a XL e trabalhando algebricamente a igualdade, encontramos a equação que relaciona as três variáveis. Abaixo, mostramos a equação final.

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    eq.   56-02

    Usando L em henry e C em farad obtemos f em hertz.

    O circuito mostrado na figura acima (muitas vezes, na literatura técnica, chamado de "trap" ou "armadilha") é muito utilizado na área de rádio frequência com a finalidade de eliminar frequências indesejáveis ao bom funcionamento do circuito como um todo.


      2.1. Diagrama de Impedância

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Figura 56-02

    Veja na Figura 56-02 ao lado a representação das impedâncias envolvidas no problema. No lado esquerdo, apontando para cima (cor vermelho) temos a reatância indutiva. Apontando para baixo (cor azul) temos a reatância capacitiva. Estas duas grandezas estão no eixo imaginário.

    No lado direito, no eixo vertical (imaginário) temos o resultado de XL - XC, representado por Zeq, apontando para cima pois XL > XC. Caso contrário, apontaria para baixo.


      2.2. Diagrama Fasorial de Tensões

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Figura 56-03

    Veja na Figura 56-03 a representação das tensões envolvidas no problema. Temos a tensão sobre o indutor (cor vermelha) na horizontal (0°) e a tensão sobre o capacitor (cor azul) na horizontal apontando para a esquerda (180°). O resultado da soma fasorial das duas tensões é V (em preto) apontando para a direita na horizontal (0°).

    Note que a corrente I está atrasada 90° em relação à VL e adiantada 90° em relação à VC .

    Neste circuito fica claro que circuitos que contenham só elementos reativos não dissipam potência média ou real, pois há uma defasagem em 90° entre V e I. Assim, neste caso, resulta uma potência média NULA, já que P = V   I   cos 90° = 0 watt, pois cos 90° = 0.


    3.   Circuito LC Paralelo

    Vamos formar um circuito paralelo com os mesmos componentes utilizados no item anterior. Neste caso, a tensão tanto sobre o indutor como sobre o capacitor é a mesma.

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Figura 56-04

    Veja na Figura 56-04 como ficou o circuito com os componentes em paralelo. Sabemos que a corrente no indutor (IL) estará atrasada 90° em relação à tensão e a corrente no capacitor (IC) adiantada 90° em relação à mesma tensão. Então, a corrente (I) que será fornecida pela fonte de tensão será a soma fasorial das duas.

    Como foi dito anteriormente, podemos usar os mesmos princípios estudados para corrente contínua para o cálculo da impedância equivalente. Assim, assumiremos a reatância como um resistor e efetuaremos o cálculo como se fossem dois resistores em paralelo. Não esquecer que a reatância é um número complexo. Então, podemos escrever:

    Zeq = XC XL / (XC + XL)
    Zeq = 15 ∠ -90° x 30 ∠ +90° / (- j15 + j30)

    Repare que transformamos - j15 em 15 ∠-90° e também + j30 em 30 ∠+90° na equação acima.    Claro está que, no denominador,   - j15 + j30   =    +j15    =   15 ∠+90°. Logo:

    Zeq = 450 / 15 ∠ +90°

    Efetuando o cálculo, para a impedância equivalente encontramos:

    Zeq = 30 ∠ -90° = - j30   Ω

    Repare que ao colocarmos os componentes em paralelo, a impedância equivalente (neste caso) se resume a um capacitor que apresenta uma impedância de 30 ohms.

    Vamos calcular as correntes no circuito.

    IL = V / XL = 90 ∠0° / 30 ∠+90° = 3 ∠-90° = - j3   A
    IC = V / XC = 90 ∠0° / 15 ∠-90° = 6 ∠+90° = j6   A

    Podemos calcular o valor da corrente I que circula pela fonte de tensão fazendo a soma fasorial de IC e IL ou usando a lei de Ohm. Faremos das duas maneiras.

    I = IC + IL = - j3 +j6 = + j3 = 3 ∠+90°   A

    Agora usando a lei de Ohm.

    I = V / Zeq = 90 ∠0° / 30 ∠-90° = 3 ∠+90° = +j3   A

    Note que encontramos os mesmos resultados.


    4.   Adendo sobre Circuito LC

    Gostaríamos de salientar que o circuito LC, tanto o circuito série como o paralelo, a frequência à qual os dois operam é dada pela equação já vista anteriormente e repetiremos aqui para maior clareza.

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    eq.   56-02

    Então, perceba que ao variarmos o valor de L e/ou o valor de C, estaremos também alterando a frequência à qual o circuito opera. Esta característica faz com que o circuito LC paralelo seja amplamente utilizado em osciladores e sintonizadores de RF (tais como rádios AM, FM, TV etc ...), pois ao variarmos L ou C estaremos variando a frequência de sintonia e, consequentemente, selecionando a emissora ou sinal no qual estamos interessados.