31.7: Circuitos RL

Um circuito RL consiste de um resistor e um indutor, e pode ter uma fonte de tensão elétrica conectada a ele. O indutor no circuito ajuda a evitar mudanças rápidas na corrente, o que pode ser útil se uma corrente constante for necessária, mas a fonte externa tiver uma tensão elétrica flutuante. Considere um circuito RL aberto conectado a uma fonte de tensão elétrica constante. Assim que o circuito é fechado, a corrente começa a aumentar a uma taxa que depende apenas do valor da indutância no circuito. Quanto maior for a indutância, mais lentamente a corrente aumenta. Conforme a corrente aumenta no circuito, a taxa de aumento da corrente fica cada vez menor. Isso significa que a corrente se aproxima de um valor final e estável. Quando a corrente atinge esse valor, sua taxa de aumento é zero. A corrente final não depende da indutância; ela é a mesma que seria se apenas a resistência estivesse conectada à fonte de tensão elétrica. Após atingir o estado estacionário, se o circuito for modificado para ignorar a bateria, a corrente decai lenta e suavemente através do resistor e do indutor. A constante de tempo de um circuito RL é a indutância dividida pela resistência. Isso mede quão rapidamente a corrente se aproxima de seu valor final. Para um determinado valor de R, a constante de tempo é maior para valores de L maiores. Quando L é pequeno, a corrente aumenta rapidamente para seu valor final; quando L é grande, ela aumenta mais lentamente.

Um circuito RL inclui essencialmente um resistor e um indutor em série ou paralelo.

Considere um circuito RL em série conectado com uma fonte constante de fem e um interruptor; aqui, a fonte é assumida como tendo resistência interna zero.

Quando a chave é fechada, a corrente aumenta no circuito, o que leva a uma diferença de potencial entre o resistor e o indutor.

Aplicando a regra do loop de Kirchhoff, a taxa de aumento da corrente no circuito pode ser determinada.

Como a corrente era inicialmente zero, a taxa inicial de variação da corrente é igual a fem sobre indutância. Portanto, quanto maior a indutância, mais lenta a corrente aumenta.

Com o tempo, à medida que a corrente aumenta no circuito, a taxa de mudança de corrente se aproxima de zero, levando finalmente a um estado estacionário.

Nesse estado, a corrente final no circuito é igual a fem sobre a resistência e não depende da indutância. A mesma corrente é obtida mesmo se o indutor for removido do circuito.