Enunciado

Calcule v para t > 0 , se o circuito está em regime permanente em t = 0 - .

Passo 1

Fala, pessoal. Tudo tranquilo? Vocês estão mandando muito nas questões. Mas, vamos continuar praticando. Olha só esse circuito RC, a questão nos pede a tensão do capacitor de 1 8 F . Vamos fazer juntinhos e arrasar! 💪

Para essa questão, teremos que fazer a análise em regime permanente e em regime transitório, então vamos começar pelo permanente. Partiu 😎

Vamos ver como fica nosso circuito em regime permanente.

Nessa parte, nossa chave irá se abrir e se o circuito fica em aberto nessa parte, não terá corrente passando. Logo, a fonte de corrente dependente não terá corrente para ser transmitida pelo circuito e a tensão v 0 = 0 V

Tudo entendido? Fácil essa primeira parte né?

Passo 2

Muito bom! Vamos partir agora para o regime transitório para encontrar nosso v ( t ) . Vamos lá, pessoal! Olha só como vai ficar nosso circuito agora:

Quando o regime for transitório, a chave irá fechar e aí sim teremos corrente circulando no circuito.

i 1 = V R

i 1 = 24 4

i 1 = 6 A

Como a fonte dependente é 1 2 i 1 , então a segunda fonte de corrente vale:

I = 1 2 i 1

I = 1 2 6

I = 3 A

Passo 3

Maravilha! Agora ficou mais fácil né? Reparou que temos dois resistores em paralelo? Vamos fazer essa associação?!

R 3 // R 6 = 3 ⋅ 6 3 + 6

R 3 // R 6 = 18 9

R 3 // R 6 = 2 Ω

Vamos ver como ficou essa parte do circuito agora?

Belezinha! Agora, precisamos fazer LKT na 1ª malha para chegarmos a EDO do circuito. Vamos lá!

Malha 1: v + 2 ( I + i c ) = 0

v + 2 3 + 1 8 d v d t = 0

2 8 d v d t = -   v - 6

d v v + 6 = - 4 d t

Putz! E agora??? 😲 Ixiii...vamos ter que usar a função logarítmica. Mas, fica tranquilo, vamos te mostrar como é de boa. Partiu?

ln ⁡ v + 6 = - 4 t + C

v + 6 = e - 4 t ⋅ C

v = C ⋅ e - 4 t - 6

v = C - 6

Passo 4

Ufaaa! Finalmente, achamos nossa expressão para o v , mas peraí, não sabemos quanto vale a constante C. Para isso, vamos pegar o valor da tensão quando está em regime permanente v = 0 .

0 = C + 6

C = - 6

Belezinha, pessoal. Essa parte foi bem tranquila né? Ei, estamos quase terminando, só vamos achar agora o v ( t ) e o i t . Para o v ( t ) vamos usar: v ( t ) = C ⋅ e - 4 t + 6

Blz! Vamos substituir os valores que já temos

v t = 6 ( e - 4 t - 1 ) V

Muito bem! Tirou onda! Parabéns!!!

Resposta

v t = 6 ( e - 4 t - 1 ) V

Exercícios de Livros Relacionados

Para o circuito da figura 7.88, se v = 10 ⋅ e - 4 tVei = 0.2 ⋅ e - 4 t , t0 a Determine R e C . b Determine a constante de tempo. c Calcule a energia inicial no capacitor. d Obtenha o tempo necessário
A chave da figura 7.89 abre em t = 0 . Determine v_0 para t0 .
Para o circuito da figura 7.90, determine v 0 t para t0 . Determine o tempo necessário para a tensão no capacitor decair para um terço de seu valor em t = 0 .
A chave da figura 7.84 se encontra na posição A há um bom tempo. Suponha que a chave mude instantaneamente de A para B em t = 0 . Determine v para t0 .
No circuito mostrado na figura 7.81 v t = 56 ⋅ e - 200 tV ,t0 i t = 8 ⋅ e - 200 tm A ,t0 a Determine os valores de R e C ( b ) Calcule a constante de tempo τ c Determine o tempo necessário para a tens