Enunciado

O indutor no circuito da Figura P8.14 é aumentado para 80 mH. Determine v 0 ( t ) para t ≥ 0 .

Passo 1

Faaaaala, pessoal!! Bora resolver mais uma questão juntos?

Para essa questãozinha aqui, devemos primeiro fazer a análise do circuito em questão:

Passo 2

Agora que já temos cenário do circuito, vamos analisar a sua resposta, para determinar a equação geral de v 0 ( t ) .

Para isso, basta fazermos a comparação entre os valores de α e   ω 0 : Se α 2 > ω 0 2 , o circuito é superamortecido. Se α 2 < ω 0 2 , o circuito é subamortecido. E se α 2 = ω 0 2 , o circuito é criticamente amortecido.

Sendo assim, calcularemos primeiro os valores de α e   ω 0 :

Para α , utilizaremos a fórmula: α = 1 2 R C . Porém, temos somente o valor de C. O valor de R deverá ser calculado da seguinte forma: R = v T i T

v T = - 10 i ϕ + i T 150 * 60 150 + 60

v T = - 10 - i T 150 210 + i T 9000 210

v T i T = 1500 + 9000 210 = 50   Ω

Substituindo esse valor na fórmula de α temos:

α = 1 2 ( 50 ) ( 8 * 10 - 6 ) = 1250   r a d / s

Já para ω 0 , como L e C foram dados no enunciado, temos que:

  ω 0 = 1 L C = 1 ( 80 * 10 - 3 ) ( 8 * 10 - 6 ) = 1 250   r a d / s

Portanto, comparando os dois valores, podemos afirmar que α 2 = ω 0 2 , portanto, o circuito é criticamente amortecido, e a equação geral de v 0 ( t ) é:

v 0 t = D 1 t e - α t + D 2 e - α t

Desse modo, com o valor de α calculado, temos que:

v 0 t = D 1 t e - 1250 t + D 2 e - 1250 t

Passo 3

Em seguida, precisaremos determinar os valores de D 1 e de D 2 para chegarmos à resposta final. Porém, antes disso precisaremos determinar alguns valores e relações:

V 0 = 4000 10.000 50 = 20   V ;   I 0 = 0

Tendo em vista esses valores acima, podemos então encontrar D 1 e D 2 :

Para D 2 temos:

v 0 0 = D 2 = 20   V

Para D 1 temos:

d v 0 d t 0 = D 1 - α D 2 = 1 C - I 0 - V 0 R

D 1 - 1250 20 = 1 8 * 10 - 6 0 - 20 50

D 1 = - 25.000

Desse modo, podemos concluir que:

v 0 t = - 25.000 t e - 1250 t + 20 e - 1250 t   V ,   t ≥ 0

Prontinho, pessoal!! Bora resolver mais uma questão juntos?

Resposta

v 0 t = - 25.000 t e - 1250 t + 20 e - 1250 t   V ,   t ≥ 0

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