Corrente alternada e frequência

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS
DEPARTAMENTO DE FÍSICA
FÍSICA EXPERIMENTAL IV – 5278
CORRENTE ALTERNADA E FREQUÊNCIA
Professor: Turma: 05 
Maringá – PR
2022
 Durante o fim século XIX o uso da eletricidade estava se popularizando. Foi nesse contexto que Nikola Tesla e Thomas Edson entraram em uma disputa que ficou conhecida como A Guerra das Correntes. Enquanto Thomas Edson defendia a utilização da corrente contínua para a distribuição de eletricidade, a corrente alternada era defendida por Nikola Tesla e George Westinghouse. Para entender porque a corrente alternada é usada no Brasil, primeiro é preciso entender em que pontos ela difere da corrente contínua, se tornando mais vantajosa. As correntes elétricas transmitem energia elétrica pelo deslocamento de elétrons – a diferença entre as correntes elétricas contínua e alternada é que, enquanto na corrente contínua os elétrons se deslocam em um único sentido, na corrente alternada os elétrons sofrem alteração no seu sentido de deslocamento. 
 A corrente contínua não é eficiente para longas distâncias pois, pelo efeito Joule, ocorreriam significativas perdas de eficiência ao passar pelas linhas de transmissão, usadas para transportar a energia das fontes geradoras para os locais de consumo. As colisões entre os elétrons e os átomos que compõem a estrutura cristalina do corpo que é atravessado por uma corrente elétrica, e que apresenta resistência elétrica para se opor a essa corrente, fazem com que parte da energia elétrica seja convertida em calor. Assim, para enviar energia a longas distâncias seria necessário aumentar a corrente elétrica (visto que a potência é o produto da tensão pela corrente). Entretanto, para isso seria preciso uma grande quantidade cobre nos enrolamentos, os tornando financeiramente inviáveis. Daí veio a ideia de Thomas Edson de colocar uma central geradora em cada bairro. Porém, apenas era possível construir essas usinas em cidades densamente povoadas, caso contrário, também seria inviável economicamente. Logo as cidades menores seriam excluídas desse projeto.
 Em contraposição as ideias de Thomas Edson, Nikola Tesla provou que utilizando geradores por indução seria possível enviar energia para a cidade sem grandes perdas de eficiência, mesmo com usinas que fossem construídas significativamente distantes dessas unidades consumidoras. A energia seria então transmitida com uma tensão elevada e, utilizando transformadores, essa tensão seria rebaixada ao chegar nas unidades consumidoras para ser utilizada com segurança. 
 O transformador opera sob os princípios eletromagnéticos da Lei de Faraday e da Lei de Lenz. É constituído por uma peça de ferro, chamada de núcleo e espiras condutoras em duas regiões distintas, gerando duas bobinas isoladas eletricamente entre si, denominadas primária e secundária. A transformação ocorre quando é aplicada uma tensão na bobina primária fazendo surgir uma corrente que percorrerá todo o enrolamento. Através dessa corrente é estabelecido um campo magnético no núcleo de ferro, esse por sua vez, sofre várias flutuações. Como consequência da variação de campo magnético sobre suas espiras surge, na segunda bobina, uma tensão induzida. Isso é possível graças ao fato de que a corrente alternada varia, assim, a tensão pode ser aumentada e reduzida por meio da interface de campos magnéticos no transformador. 
 Frequência é o número de ocorrências de um evento repetido por unidade de tempo. No território brasileiro, por decreto governamental, um sistema elétrico atua com uma frequência de 60 Hz (ciclos/segundo). A origem de 60 Hz também remonta a Nikola Tesla. A Westinghouse Electric decidiu padronizar uma frequência baixa para permitir a operação tanto da iluminação quanto de motores de indução no mesmo sistema de geração. Depois de realizar diversos cálculos e testes, Nikola Tesla pode afirmar que todo equipamento elétrico que funciona em tensão alternada possui seu melhor desempenho dentro de uma faixa de frequência entre 50 Hz e 60 Hz. Frequências muito abaixo desse valor apresentaram cintilação perceptível. Embora 50 Hz fosse adequado, a Westinghouse considerou que a iluminação funcionou um pouco melhor em 60 Hz, e assim essa frequência foi escolhida. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
[1] LAB TIME, UFG. Conceitos básicos de energia elétrica. Aneel, 2017. Disponível em <http://www.labtime.ufg.br/modulos/aneel/mod2_uni2_sl1.html>. Acesso em 27/01/2022.
[2] HALERBROCK, Rafael. Efeito Joule. Mundo educação. Disponível em <https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/o-efeito-joule-suas-aplicacoes.htm>. Acesso em 27/01/2022.
[3] MUSEU WEG. Como funcionam os transformadores? Blog com ciência, 20 de Novembro 2018. Disponível em <https://museuweg.net/blog/como-funcionam-os-transformadores/>. Acesso em 27/01/2022.
[4] MATHEW. Frequency, 30 de Março 2012. Disponível em <https://www.djtelectricaltraining.co.uk/downloads/50Hz-Frequency.pdf>. Acesso em 27/01/2022.