UFF - Física 3 - P3 2017.1 - 11
Um circuito é formado por um indutor de , um capacitor de e uma chave . O capacitor está inicialmente carregado com uma carga . Após a chave ser fechada, o circuito começa a oscilar. Quando tempo leva para que o capacitor descarregue completamente e recarregue com a sua polarização invertida?
Passo 1
É importante nos lembrarmos que em um circuito LC, existe uma oscilação da carga no circuito e, portanto, a corrente também oscila com mesma frequência. Esse circuito tem uma analogia com o sistema massa-mola, em que a massa fica oscilando entre posições máximas e mínimas com uma frequência característica.
No caso do circuito elétrico acima, a frequência característica é .
Passo 2
Bom, como a carga oscila no tempo, podemos escrever, neste caso, que
Para que a carga tenha um valor , precisamos ter um tempo tal que . Substitua isso na expressão e verifique que a carga vai ter o valor , como deveria.
Passo 3
Estamos interessados em saber qual o valor do tempo para o qual ocorre essa inversão da carga do capacitor. Como , temos
Passo 4
Substituindo os valores numéricos dados na questão, obtemos:
Nesse intervalo de tempo, a carga do capacitor vai a zero, ou seja, ele se descarrega, e depois volta a ter carga com sinal contrário .
Resposta
Portanto, letra d).