Ressonância: Uma Revisão Contextualizada - Primeira Parte

Resumo

É provável que o fenômeno da ressonância mecânica seja conhecido pela humanidade desde 4500 a.c., sendo descrito claramente por Galileu apenas no início do século XVII. Na primeira metade do século XIX,  as pesquisas inovadoras de Savary e Henry sobre a natureza oscilatória da descarga da garrafa de Leyden, precursora dos capacitores, lançaram as bases para o estudo do fenômeno da ressonância elétrica. Atualmente, os circuitos ressonantes são elementos essenciais das tecnologias de uso cotidiano. Eles são usados para determinar a frequência de operação de transmissores e receptores, para permitir a seleção de estações de radiodifusão, na amplificação de tensão, em dispositivos biomédicos, no aquecimento indutivo, em circuitos osciladores, em filtros e para obter conversão de energia com alta eficiência em circuitos da eletrônica de potência de alta frequência, dentre outras não citadas e não menos importantes aplicações da eletrônica. A ressonância pode, entretanto, ser prejudicial ao funcionamento dos circuitos eletroeletrônicos ao originar oscilações indesejadas persistentes e transitórias causando ruídos, distorção de sinal e possíveis danos aos elementos do circuito. Nos cursos de circuitos elétricos, o estudo da ressonância é geralmente limitado às duas configurações clássicas de segunda ordem, os circuitos RLC série e paralelo com componentes concentrados ideais. A primeira parte deste artigo iniciará com uma apresentação de uma seleção de acontecimentos históricos relacionados com o fenômeno da ressonância. Na sequência, apresentar-se-á o conceito físico de ressonância e será feita uma análise qualitativa da ressonância RLC. Também será apresentada uma análise quantitativa da topologia clássica RLC série, que será estendida por dualidade, na segunda parte do artigo, para a configuração paralela clássica. A análise completa das estruturas clássicas vai, ainda, permitir uma comparação futura com os resultados da análise quantitativa dos circuitos RLC série e paralelo com componentes não ideais. No final do artigo, serão apresentados e discutidos os resultados experimentais obtidos em laboratório.