O que é eletricidade CA e CC?

Os cientistas de hoje entendem que a eletricidade é um dos fenômenos mais fundamentais da natureza. Impulsos elétricos percorrem constantemente nossos corpos, e até mesmo a própria matéria de nosso mundo é mantida coesa por cargas elétricas. Apesar disso, a eletricidade ainda precisava ser descoberta e há alguma controvérsia sobre quem foi o primeiro a fazer isso.

O descobridor pode ter sido o médico inglês William Gilbert, que foi o primeiro a usar a palavra "electricus" no ano de 1600. Pode ter sido também o cientista inglês Thomas Browne, que cunhou a palavra "eletricidade" alguns anos depois.

Os americanos gostam de acreditar que foi o inventor Benjamin Franklin, que provou que o relâmpago era eletricidade em 1752. Há até evidências que mostram que os antigos gregos e persas sabiam sobre eletricidade. Quem quer que ganhe o prêmio, pode apostar que descobriu a eletricidade DC (corrente contínua). A eletricidade CA (corrente alternada) não surgiu até o século XIX.

Os cientistas visualizam a eletricidade como o fluxo de partículas carregadas negativamente, chamadas elétrons. Eles são as mesmas partículas que orbitam os núcleos de todos os átomos que constituem a matéria.

As duas leis fundamentais da eletricidade são que os opostos se atraem e o semelhante repele o semelhante. Conseqüentemente, os elétrons irão fluir em direção a um terminal positivo e longe de um negativo. O fluxo ocorre apenas em uma direção, e a intensidade do fluxo, ou corrente, depende da diferença de carga entre os dois terminais. Essa diferença é a tensão entre os terminais.

Na ausência de entrada externa, os elétrons se acumularão no terminal positivo e reduzirão a diferença de potencial entre os dois terminais e, eventualmente, o fluxo será interrompido.

Talvez o exemplo mais conhecido de fluxo de corrente CC seja um raio. Provar que o raio é um fenômeno elétrico foi a verdadeira realização de Benjamin Franklin. Franklin empinou uma pipa em uma tempestade e prendeu uma chave ao cordão da pipa. Quando a chave ficou eletricamente carregada e deu-lhe um leve choque, ele ficou exultante. Ele provou que a carga elétrica se acumula nas nuvens e que o relâmpago é uma descarga dessa energia elétrica em um lampejo momentâneo de corrente contínua.

Uma bateria é outra fonte comum de eletricidade DC. Ele consiste em um par de terminais com carga oposta e, quando você conecta os terminais com um condutor, a eletricidade flui do terminal negativo (o cátodo) para o positivo (o ânodo).

A diferença de carga em uma bateria é normalmente fornecida por um processo químico em seu núcleo e esse processo pode continuar apenas por um período limitado. Se você continuar consumindo energia de uma bateria, ela eventualmente para de produzir carga e fica sem energia.

O físico inglês Michael Faraday descobriu a indução eletromagnética em 1831, quando descobriu que ele poderia gerar uma corrente elétrica em uma bobina de fio condutor movendo um ímã para frente e para trás dentro do bobina.

Crucialmente, Faraday notou que a direção da corrente mudava sempre que ele mudava a direção do ímã. O fabricante francês de instrumentos Hippolyte Pixii usou essa descoberta para construir o primeiro gerador de corrente alternada em 1832.

A eletricidade CA é sempre produzida por um gerador de indução do tipo construído pela Pixii, embora os geradores modernos sejam muito mais sofisticados do que a máquina da Pixii. O gerador pode empregar ímãs rotativos ou pode ter uma bobina rotativa, mas sempre há algum tipo de rotação envolvida, e o período da rotação define com que freqüência as mudanças atuais direção.

Como muda de direção, a eletricidade CA tem uma frequência associada, que é o número de vezes por segundo que ela inverte.

Você não precisa ir muito longe para encontrar exemplos de eletricidade CA. As luzes da sala em que você está sentado, bem como o ar condicionado, o aquecedor elétrico e todos os aparelhos, funcionam com energia CA, que é gerada na sua estação de energia local.

A maioria das usinas de energia usa vapor gerado por combustíveis fósseis, fissão nuclear ou processos geotérmicos para girar uma turbina. A turbina gera eletricidade por indução eletromagnética, e a velocidade de rotação é cuidadosamente governada para produzir eletricidade com uma frequência fixa. Na América do Norte, a frequência é 60 Hz (ciclos por segundo), mas na maior parte do resto do mundo, é 50 Hz.

Os moinhos de vento são fontes de energia renováveis ​​que também geram eletricidade CA, mas dependem do vento para girar suas turbinas em vez de combustíveis fósseis ou nucleares. Alguns geradores de ondas também possuem turbinas que produzem energia CA. Quando as ondas comprimem um sistema hidráulico ou um bolsão de ar fechado, a energia armazenada é usada para girar uma turbina.

No mundo eletrificado do século 21, é difícil imaginar uma época em que não houvesse eletricidade, mas não foi há muito tempo. No final do século 19, a lâmpada havia sido inventada, mas não havia como gerar energia e colocá-la nas casas para que as pessoas pudessem usar a nova invenção.

Thomas Edison, que ajudou a desenvolver e comercializar lâmpadas, era a favor de uma rede de geração DC estações, enquanto Nikola Tesla, um inventor sérvio e ex-funcionário da Edison's, favorecia o AC geradores. Tesla venceu, e aqui estão algumas das razões:

• Nas tensões necessárias para o uso de eletricidade em larga escala, a eletricidade CA pode ser transmitida ainda mais ao longo das linhas de energia com menos queda de tensão. Se Edison tivesse prevalecido e a eletricidade DC tivesse se tornado o padrão, teria que haver usinas de energia a menos de um quilômetro de distância uma da outra. A Tesla, por outro lado, foi capaz de fornecer energia a toda a cidade de Buffalo, Nova York, com um único gerador de indução posicionado sob as Cataratas do Niágara.

• A geração de energia AC é mais barata. Um gerador hidrelétrico como o das Cataratas do Niágara pode gerar eletricidade a partir de um processo natural. Nenhuma outra entrada é necessária.

• A tensão da alimentação CA pode ser alterada com um transformador. Na época de Tesla e Edison, isso não era possível com a corrente DC. Hoje, entretanto, estão disponíveis transformadores que empregam circuitos internos ou inversores para alterar a tensão da corrente CC.

Embora a eletricidade que passa pelas linhas de força seja CA, os equipamentos eletrônicos geralmente requerem eletricidade CC. Em um diagrama de circuito, o símbolo de corrente contínua é uma linha reta com três pontos ou linhas abaixo dele, enquanto que para a corrente alternada é uma única linha ondulada. Para converter corrente CA em CC, os especialistas em eletrônica geralmente usam um componente de circuito chamado diodo, ou retificador. Ele passa a corrente em apenas uma direção, criando assim um sinal CC pulsante de uma fonte de corrente CA.

A ferramenta para converter DC para corrente AC é chamada de inversor. Ele usa transistores, que são componentes de circuito que podem ligar e desligar muito rapidamente, para direcionar a corrente ao longo de uma série de circuitos caminhos que efetivamente mudam sua direção através de um par de terminais centrais, que é a parte do circuito ao qual você conecta o AC carregar. Os inversores são usados ​​em veículos elétricos. Eles também são usados ​​em sistemas fotovoltaicos para converter eletricidade DC gerada por painéis solares em corrente AC para uso doméstico.