Causa da defasagem tensão-corrente no capacitor

28 de abril, 2022 às 19:46 | Postado em Corrente contínua e alternada, Eletricidade

Boa noite, professor Lang.

Não consigo encontrar o motivo de existir a defasagem entre tensão e corrente em circuitos puramente capacitivos. Eu entendo que ao ligar o circuito na corrente alternada, a corrente será mais “adiantada” do que a tensão porque o capacitor estará descarregado, contudo, a tensão irá aumentar no decorrer do tempo e em torno de uma diferença de 90°. Após o capacitor começar a descarregar devido à inversão da polaridade, a tensão atingirá ao seu auge.

A dúvida é: por que isso acontece?

Não encontrei em nenhum lugar e gostaria de pedir a gentileza de passar essa informação. Nem meu professor de eletricidade do curso técnico em eletrônica soube explicar. Na internet, só encontro a descrição desse fenômeno, mas a causa ainda é um mistério.

Att.

Em um capacitor a tensão (v) entre as suas placas está diretamente relacionada à sua carga (q), isto é,

q = C.v ,

onde C é a capacitância.

Portanto, se a tensão no capacitor variar senoidalmente no tempo, a carga no capacitor variará senoidalmente no tempo, em fase com a tensão pois a carga e a tensão estão relacionadas por um escalar positivo (C).

Consideremos o quarto de ciclo em que a tensão e a carga estão aumentando. Para que a carga no capacitor aumente (em conformidade com o aumento da tensão), deve existir uma corrente elétrica nos terminais do capacitor. Quando a carga atinge o seu valor máximo (isto é, não mais aumente) a corrente deve ser nula pois se não fosse, a carga ainda estaria crescendo.  Desta forma entendemos que tensão máxima (e a carga máxima) no capacitor está associada à corrente nula.

Daí para diante, no quarto de ciclo seguinte, a carga estará diminuindo, proporcionalmente à redução da tensão no capacitor. Para que tal aconteça uma corrente se estabelece a partir do zero quando a carga é máxima, crescendo esta corrente em intensidade (embora em sentido contrário ao quarto de ciclo anterior) até que o capacitor esteja completamente descarregado. Ou seja, quando a carga e a tensão se reduzem a zero, a corrente é máxima.

Portanto, a defasagem  de 1/4 de ciclo (90° no espaço de fase) entre corrente e tensão no capacitor decorre de que a carga e a tensão estão sempre em fase e a corrente depende da rapidez com a qual a carga (e a tensão) variam. 

“Docendo discimus.” (Sêneca)