Como o capacitor e o indutor se comportam quando conectados a um sinal senoidal? Explique o que acontece com a corrente elétrica em relação à tensão elétrica senoidal, em ambos os componentes separadamente.

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão pede para explicar como um capacitor e um indutor se comportam quando conectados a um sinal senoidal. Estamos falando de eletricidade em corrente alternada (AC) e vamos precisar entender como a tensão e a corrente se relacionam nesses componentes. Vamos precisar usar alguns conceitos básicos de reatância capacitiva e indutiva, além de entender o deslocamento de fase entre tensão e corrente.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre o capacitor. Um capacitor armazena energia na forma de campo elétrico quando uma tensão é aplicada. Em corrente contínua (DC), após o capacitor estar totalmente carregado, a corrente para. Mas em corrente alternada (AC), a tensão está sempre mudando de direção, então o capacitor está constantemente carregando e descarregando.
Matematicamente, a reatância capacitiva $ X_C $ é dada por:
XC
onde $ f $ é a frequência do sinal senoidal e $ C $ é a capacitância.
Importante: Em um capacitor conectado a um sinal senoidal, a corrente ralenta a tensão. Isso significa que a corrente antecipa a tensão em 90 graus de fase. Ou seja, a corrente chega antes da tensão.

Passo 3

Agora, vamos para o indutor. Um indutor armazena energia na forma de campo magnético quando a corrente passa por ele. Diferente do capacitor, em corrente contínua, um indutor permite que a corrente flua livremente depois de algum tempo. Mas em corrente alternada, a situação é diferente devido às mudanças constantes na direção da corrente.
A reatância indutiva $ X_L $ é dada por:
XL
onde $ L $ é a indutância.
No caso do indutor conectado a um sinal senoidal, a corrente segue a tensão, ou seja, ela atrasada em 90 graus de fase. A tensão chega antes da corrente.

Passo 4

Resumindo:
  • Capacitor: Em AC, a corrente antecede a tensão em 90 graus. O capacitor “responde” imediatamente às mudanças de tensão, causando essa defasagem.
  • Indutor: Em AC, a corrente atrasada a tensão em 90 graus. O indutor “resiste” às mudanças rápidas na corrente, resultando nesse atraso.

Resposta

Quando conectados a um sinal senoidal, no capacitor a corrente elétrica antecipa a tensão em 90 graus de fase, enquanto no indutor a corrente atrasada a tensão também em 90 graus. Isso significa que a corrente chega antes da tensão no capacitor e depois da tensão no indutor.

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