Capítulo 005

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CORRENTE ALTERNADA E CONTÍNUA
O termo inglês AC/DC é a abreviatura que corresponde a Corrente Alternada e Corrente contínua. Em inglês corrente alternada é AC (Alternating Current) e corrente contínua é DC (Direct Current), mas vamos entrar agora no seu significado técnico.
 Apesar da grande diversidade de aparelhos elétricos e eletrônicos que andam pelo mundo todos eles possuem um ponto em comum: precisam de energia elétrica para serem alimentados. Como já sabemos, a eletricidade não é mais que uma forma de energia cuja presença pode obter-se por diversos procedimentos; se os enumerássemos, e o tema se desse por finalizado, sem dúvida estaríamos em um simples capítulo dos que engloba esta obra, mas não. O destino complica as coisas e estamos frente a coexistência de dois tipos de energia elétrica de diferentes características. Como já teremos deduzido, ao ler a introdução destas linhas, os dois tipos de energia nos que podemos subdividir a energia elétrica respondem às denominações de Corrente contínua e Corrente alternada (para abreviar CC e CA).
A forma e fontes de obtenção dos dois tipos de corrente difere apreciavelmente. A modo de introdução podemos citar como fontes com presença de corrente de tipo alternada as seguintes:
- A torre da luz que passa pela cidade.
- A tomada que temos na parede de casa.
- A tomada de saída de um transformador.
- Os bornes de ligação de um alternador.
 
Como pontos de origem de uma corrente contínua, podemos citar:
Os bornes de uma pilha. 
A saída de um dínamo (gerador de CC). 
A alimentação da bateria de um carro. 
- As ligações de um acumulador ou pilha 
 recarregável.
Geração de corrente. Tensão e freqüência
A obtenção de energia elétrica implica diversos métodos. A transformação de outros tipos de energia em energia elétrica é o método mais usual. Entre os procedimentos utilizados podemos destacar os químicos, mecânicos, térmicos, nucleares, eólicos, solares, etc. Mas, para começar por um deles, falaremos do mais estendido e, ao mesmo tempo, mais simples: a geração de corrente de tipo alternada a partir de uma conversão mecânico-elétrica. 
Este é o caso das centrais de geração situadas em grandes hidrelétricas. A força procedente da liberação da água se utiliza para mover enormes turbinas que, por sua vez, acionam potentes geradores de energia elétrica.
Na ilustração podemos ver uma mostra simplificada do que constitui um gerador de corrente alternada. Para facilitar o seu entendimento, devemos imaginar um motor elétrico trabalhando em modo reversível, isto é, se fornece a um motor elétrico energia elétrica e este gera, através do seu giro, energia de tipo mecânico. Se partimos da hipótese de que dito motor pudesse funcionar de modo inverso, isto é, reversível, forneceríamos ao mesmo uma certa quantidade de energia mecânica (girando o seu eixo de algum modo) e nos entregaria nos seus bornes uma tensão determinada (energia elétrica). Aproximadamente, isto é o que acontece nos geradores das centrais elétricas. Se toma uma quantidade grande de energia armazenada (água no caso de uma hidrelétrica) e se conduz de forma que acione certas turbinas que são solidárias ao eixo dos geradores elétricos. 
Como operam estes geradores internamente? 
Na ilustração podemos ver uma espiral de fio situada no centro de um campo magnético (representado pelos imãs etiquetados com “N” e “S”) a qual se supõe que é a representação simplificada de um bom número de espirais (ao conjunto de todas as que tem um motor ou um gerador se denomina bobinado ou enrolamento). Temos que explicar agora o que sucede na espiral de fio ao fazer girar esta dentro de um campo magnético. O campo magnético que atravessa a espiral móvel do fio condutor origina que, nos extremos da mesma, se produza uma diferença de potencial (ou tensão elétrica). 
Como os extremos de dita espiral se ligam a um par de anéis circulares que se situam sobre o eixo do gerador, teremos entre ambos uma voltagem determinada. A forma em que conseguimos obter a dita tensão é ligando um par de fios condutores aos anéis de saída. Para isso teremos que utilizar algum método de ligação dos mesmos e que seja também condutor. Estamos falando das escovas, que são condutoras e, mediante certa pressão mecânica, asseguram a perfeita união entre os anéis de saída circulares e os cabos que transportam a eletricidade de saída. 
No caso dos geradores reais a espiral é um bobinado (mais ou menos complexo) ligado a um par de escovas (ou a um sistema delas) e a sua saída costuma ser de uma tensão bastante elevada. 
Há um ponto que não pode passar-nos desapercebido no processo "ideal" descrito e este é o caráter VARIÁVEL do campo magnético induzido. Como parece lógico, a tensão presente nos extremos da espiral (ou do bobinado), situada no interior do citado campo, não é sempre de igual magnitude, dado que esta dependerá da superfície da espiral que seja atravessada pelo campo magnético. Daqui podemos deduzir que dado que a tensão em bornes do bobinado do gerador não é de natureza estável mas que sofre variações alternadas (varia a sua polaridade se temos em conta o nível de sinal correspondente ao valor zero) diretamente proporcionais em lapso de tempo à velocidade em que se mova (gire) a espiral dentro do campo magnético. Daí que este tipo de corrente se denomine corrente alternada. 
Se estivéssemos em presença de uma tensão de caráter contínuo o valor presente de tensão seria estável, enquanto que no caso da tensão obtida do gerador descrito obtemos uma tensão VARIÁVEL no tempo.
Em um eixo de coordenadas, a tensão de tipo contínua não oferece nenhuma dificuldade: trata-se de uma linha contínua paralela ao eixo das abcissas (linha de coordenada horizontal). Mas, quando se trata da tensão alternada, a coisa muda. 
Numa das ilustrações adjuntas podemos ver formas de onda (tipos) de sinais. Ditos sinais poderiam representar sem problema representações gráficas de tensões dadas. O sinal etiquetado como tipo (b) responde a uma forma de onda senoidal. A representação de uma tensão alternada responde exatamente a este tipo de gráfico. Como podemos ver, a tensão vale zero num instante dado (nenhuma linha de campo magnético atravessa a espiral) até tomar um valor máximo (o ponto em que a espiral é atravessada pelo maior número possível de linhas magnéticas). Entre estes dois valores existe uma variação do valor real de tensão que corresponde às diferentes posições intermédias da espiral. 
Uma vez que a espiral passou de estar em posição vertical à posição horizontal (valor de tensão máxima) a espiral continua com o seu giro; mas desta vez, e devido à simetria da construção do gerador, se passa a valores decrescentes de tensão, até chegar a valer zero de novo. 
Devido ao sentido de circulação, tanto do campo elétrico como do magnético, na espiral estudada, ao seguir esta girando tínhamos chegado aos 180 graus de rotação) se origina uma tensão crescente porém de sentido (ou polaridade) inverso ao anterior. 
A soma de sinais dos contínuos giros da espiral originam o sinal de tensão alternada descrita.
Chegou o momento de explicar uma nova unidade eletrônica dado que, além disso, à idoneidade do momento se une a "necessidade" de fazê-lo; se trata do Hertz. Para definir esta unidade, só temos que fixar-nos em que as variações do valor de tensão mudam a um ritmo constante. A cada certo período de tempo se origina uma repetição do sinal. Daqui podemos deduzir que estamos em presença de um sinal cuja variação se dá cada certo PERÍODO de tempo ou, o que é igual, que o sinal de tensão varia com uma FREQUÊNCIA dada. 
Ao número de vezes que o sinal se repete durante um segundo se associa a magnitude "Frequência". A tensão de rede, isto é, a que hános nossos lares, varia a uma frequência de 60 vezes por segundo. A unidade de medida da frequência se denomina Hertz ou, para abreviar, Hz. 
Existe uma relação linear entre a frequência de um sinal elétrico e o período da mesma. 
Se observamos na ilustração podemos ver que o período (representado pela letra T) se mede no sentido de evolução da variação do citado sinal, de onde se deduz que o período se mede em unidades de tempo. A mesma figura nos ilustra a relação existente entre frequência e período: uma é a inversa da outra ou, dito de outro modo, F = 1/T. 
Ao tempo decorrido entre o começo e final de um sinal VARIÁVEL se denomina período e, como é lógico, ao decorrido na metade de dito sinal, semi-período. 
A tensão de rede dos lares brasileiros tem uma frequência de 60 Hz, isto é, se repete periodicamente em forma senoidal 60 vezes por segundo e o seu período é, portanto, de 1/60 segundos.
Geração de corrente contínua
 Embora a forma de gerar corrente elétrica, descrita acima, seja uma das mais estendidas, existem outras também de ampla difusão. Por exemplo, na hora de gerar corrente contínua se costuma recorrer às pilhas elétricas ou a um tipo especial de gerador denominado "dínamo".
A maneira mais ampla de difusão de energia elétrica da denominada contínua é através das pilhas e acumuladores recarregáveis. As pilhas respondem a um efeito de tipo químico. O funcionamento resumido de uma pilha elétrica é o seguinte: Tomamos duas placas de elementos químicos diferentes como, por exemplo, o carvão e o zinco, e as submergirmos numa solução de água e ácido sulfúrico. Dado que o ácido ataca o zinco de uma forma mais rápida de como o faz com o carvão, se origina entre estes dois materiais uma diferença de potencial. Dita montagem constitui a base de uma pilha elétrica. Para denominar as duas placas se utiliza a denominação de "eletrodos", enquanto a solução aquosa onde estes se submergem "eletrólito".
Existem geradores químicos tipo "pilhas" que têm uma vida limitada. No que apresentamos, a ligação entre os eletrodos (bornes) da pilha de um circuito elétrico a alimentar produz uma corrente de elétrons entre o pólo negativo (Zinco) e o positivo (Carvão) através do circuito alimentado; à continuação, os elétrons retornam à placa de zinco através da solução ácida. Quando o eletrodo de zinco fica completamente corroído pela ação do ácido, quer dizer que a pilha chegou ao final da sua vida. 
Dentro das pilhas de vida limitada destaca a pilha seca ou "Leclanché", a qual tem uma vantagem definitiva em relação às anteriormente comentadas dado que, ao invés de utilizar uma dissolução líquida como eletrólito, usa uma pasta que realiza as mesmas funções. Tudo isso, unido ao fato de que a pilha está completamente vedada, contribuiu à sua massiva utilização. 
Nas pilhas secas se utiliza um cilindro contentor de zinco, o qual aloja no seu interior uma placa de cobre que desempenha o papel de pólo positivo da mesma. A tensão que costumam oferecer este tipo de pilhas é de 1,5 volts. Existem pilhas de tensões maiores que não são mais que um conjunto de pilhas de 1,5 V empacotadas num mesmo encapsulamento (baterias). 
Ultimamente, o aumento do consumo e uma maior miniaturização dos diferentes equipamentos e dispositivos eletrônicos que se alimentam de CC forçaram a aparição de novos tipos de pilha, dentre os que podemos destacar as pilhas Mercury e as de tipo alcalino. As pilhas Mercury se conhecem popularmente como pilhas "botão" devido ao vestido que guarda certa similitude com este objeto, assim como forma e tamanho. Além do seu pequeno tamanho, a característica mais interessante destas pilhas é poder fornecer uma tensão muito mais constante e uma intensidade entre 4 e 7 vezes superior à do tipo Leclanché. Do mesmo modo, indicaremos que funcionam a partir de uma mistura de óxido de mercúrio e carvão contidos num encapsulamento de ferro.
 As pilhas alcalinas operam com uma mistura de zinco e bióxido de manganês e a sua eficiência em circuitos de elevado consumo é sensivelmente superior aos outros tipos.
A respeito da utilização de geradores de CC podemos destacar o dínamo, nome sob o que se engloba um tipo de gerador de tensão do tipo "conversão mecânico-elétrica e que, na prática, se assemelha bastante ao gerador de CA antes descrito. 
Se observamos o esquema interno simplificado do gerador de CC que aparece numa das ilustrações podemos comprovar a sua grande similitude com o gerador de CA mas com uma ligeira exceção: a saída para as escovas não se faz por um par de ligações em anel mas sobre um tipo de semi-anéis que realizam a função de manter constante a polaridade do sinal (tensão) de saída. O funcionamento básico, isto é, o elétrico, é similar ao gerador de CA mas, enquanto naquele se produzia uma inversão de polaridade pelo efeito de giro da espiral, aqui fica eludido pois este tipo de ligação de saída inverte fisicamente as ligações elétricas da espiral. Na prática, tal e como sucedia também com os geradores de CA, não se trabalha com uma espiral mas com um bom número delas. Ao conjunto de espirais se denomina bobinado, e se este se situa na parte rotatória do gerador se diz que o dínamo é do tipo de rotor bobinado. O campo magnético indutor estator pode ser de ímãs fixos ou bem também do tipo bobinado. Na saída do bobinado chega-se a um conjunto de ligações, situadas no eixo do gerador, denominadas "lâminas". Ao conjunto de ligações giratórias, sobre o que roçarão as escovas, se conhece como coletor de lâminas. 
O sinal obtido na saída do gerador de CC se assemelha ao de classe (d), da representação de sinais tipo adjunta. Como vemos, se trata de uma tensão contínua, no sentido de que não varia de polaridade, porém pulsante. 
Adaptado do “curso de eletrônica” da Editora F&G S.A (1995)
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A partir do momento em que se gera a eletricidade e até que chegue à nossa casa, ela passa por diversas etapas. A alta tensão (AT) se reduz em estações transformadoras para depois ser distribuída às casas em forma de baixa tensão (BT).
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Uma pilha de tipo comum está constituída por um par de eletrodos (p. ex. zinco e carvão) submergidos numa solução ácida contida num recipiente.
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O automóvel é um claro exemplo de consumo massivo de corrente contínua. Os dispositivos eletrônicos incorporados estão desenhados de acordo com tal condição.
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As formas que pode adquirir uma tensão alternada são variadas. Aqui vemos tensões (ou sinais) de tipo (a) onda quadrada, (b) senoidal, (c) dente de serra e (d) alternada retificada (já contínua).
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As pilhas adotam diversas formas e cada uma delas corresponde a uma tensão nominal diferente ou a uma capacidade diferente (entre as de igual tensão nominal).
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A forma em que atua um gerador de CC (o dínamo) é similar ao de CA mas incorpora uma saída às escovas através de ”anéis".
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A tensão (ou corrente) alternada responde a variações no tempo similares às que podemos ver nestas ilustrações. O tempo em que se repete a forma de onda se denomina período.
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A corrente contínua se pode localizar em qualquer pilha como na própria bateria do nosso carro. As sua sigla internacional, em inglês, DC.
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As baterias recarregáveis ou acumuladores, podem se carregar a partir da tensão de rede mediante um dispositivo carregador que reduz e adapta (CA a CC) a tensão.
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A forma em que se pode tratar a corrente alternada para adaptá-la às nossas necessidades é por meio da utilização de transformadores.
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A tensão presente nas tomadas elétricas do nosso lar corresponde ao tipo de corrente alternada. A sua polaridade varia na razão de 50/60 vezes por segundo.
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O gerador tipo de corrente alternada responde a um esquema simplificado. As escovas que roçam sobre os anéis giratórios "extraem" a tensão induzida na espiral em movimento ao cortarem as linhas de campo magnético.
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A corrente alternada ( siglas AC- internacional) chega aos nossos lares através das conhecidas torres de luz de alta tensão.
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 AC/DC têm significado técnico.