Impedância Eléctrica |
Ao longo dos
dois capítulos anteriores constatou-se que a análise no
tempo de um circuito com condensadores e bobinas exige a
obtenção e a resolução de uma equação diferencial.
Constatou-se ainda que a dinâmica temporal desta classe
de circuitos é composta por duas parcelas essencialmente
distintas: a solução natural e a solução forçada
pelas fontes independentes do circuito. A solução
natural é tipicamente constituída por funções
exponenciais negativas, portanto funções que tendem
para zero com o tempo, ao passo que a solução forçada
impõe ao circuito uma dinâmica cuja forma é
estabelecida por fontes independentes. Por exemplo,
verificou-se que as fontes independentes sinusoidais
conduzem a soluções forçadas sinusoidais, cuja
amplitude e fase na origem são função da frequência
angular (w) e dos parâmetros do circuito. Uma das características mais interessantes dos circuitos lineares é o facto de as soluções forçadas sinusoidais em todos os nós e componentes do circuito apresentarem exactamente a mesma frequência angular da fonte independente. A principal consequência desta propriedade é a possibilidade de reduzir a análise da solução forçada sinusoidal à identificação das amplitudes e das fases na origem dos sinais. A análise da solução forçada sinusoidal de um circuito conduz aos conceitos de fasor e de impedância eléctrica. O fasor de uma variável sinusoidal é um número complexo com informação relativa à amplitude e à fase na origem, desprezando assim a informação relativa à frequência que à partida se sabe ser igual em todos os nós e componentes do circuito. Por outro lado, a impedância eléctrica de um elemento ou circuito mais não é que a relação entre os fasores da tensão e da corrente aos terminais respectivos, sendo, portanto, em geral um número complexo dependente da frequência angular da sinusóide sob análise. O facto de as relações fasoriais entre tensão e corrente eléctrica nos elementos R, C e L serem de tipo linear, apesar de entre números complexos, permite que a solução forçada sinusoidal de um circuito possa ser estudada recorrendo aos métodos e teoremas típicos da análise dos circuitos resistivos puros. Por exemplo, é possível estender a aplicação dos métodos das malhas e dos nós à análise da solução forçada sinusoidal de um circuito, recorrendo ainda aos resultados do teoremas de Norton, de Thévenin, de Millman, de Miller, da sobreposição das fontes e da máxima transferência de potência. |