E4 Componentes reativos e análise temporal

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Componentes reativos — capacitores e indutores — compartilham uma característica que os distingue dos resistores: eles armazenam energia em vez de simplesmente dissipá-la, o capacitor em um campo elétrico e o indutor em um campo magnético. Isso significa que a relação entre sua tensão e corrente não é instantânea, mas depende da rapidez com que essas grandezas mudam ao longo do tempo: a corrente que atravessa um capacitor é proporcional à taxa de variação da tensão em seus terminais, permitindo a passagem de mudanças rápidas e bloqueando as lentas. O indutor faz exatamente o oposto: sua tensão é proporcional à taxa de variação da corrente que o atravessa, resistindo a mudanças abruptas e favorecendo baixas frequências.

Quando um capacitor carrega ou descarrega através de um resistor, ele não o faz linearmente, mas sim seguindo uma curva exponencial com o tempo natural do circuito: nesse tempo característico, ele atinge uma fração de seu valor final, da ordem de dois terços, e após várias repetições desse tempo, é considerado praticamente totalmente carregado ou descarregado.

Quando um capacitor, um indutor e um resistor são combinados no mesmo circuito, surge uma frequência de ressonância na qual os efeitos de cada um se cancelam mutuamente. Dependendo da resistência do circuito em relação a essa combinação, a resposta pode oscilar, amortecendo-se gradualmente, retornar ao seu estado de repouso o mais rápido possível sem oscilar, ou retornar mais lentamente e sem qualquer oscilação.

Portanto, este módulo, que começa com dois componentes que armazenam energia em vez de dissipá-la, conclui mostrando que essa mesma propriedade de armazenamento é o que introduz o tempo como uma variável na análise de circuitos: enquanto um resistor responde imediatamente, um capacitor ou um indutor sempre precisa de um tempo característico para atingir o ponto em que o circuito os está impulsionando.

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