Enunciado

5. As respostas de um circuito R L C   em série são

Onde v C ( t ) e i L ( t ) são respectivamente a tensão no capacitor e a corrente no indutor. Determine os valores de R , L e C .

Passo 1

Vamos começar com a equação de malha generalizada para uma rede   R L C em série. Podemos agrupar as condições iniciais ( v C ( 0 )     =   30 - 10   +   30   =   50   v o l t s ) e i L 0   =   40 - 60 = 20   a m p e r e s   com a fonte no loop, pois tudo o que estamos buscando atualmente são os valores de R   ,   L e C .

R I s + L s ⋅ I s + 20 s + 1 C ⋅ I s s - 50 s - V s = 0

Essa grandiosa equação pode ser reescrita como...

s 2 - R L s + 1 L C I s = V s L - 20 + 50 L ( s )

Os valores de R ,   L   e   C virão das raízes da equação do denominador. Já sabemos que eles são iguais a – 10 e – 20 . Observamos, no entanto, que isso nos dará apenas duas equações. Obviamente, precisamos de um terço, e isso virá do conhecimento da corrente através do capacitor e da tensão através dele.

Passo 2

Bora então, trabalhar com a equação abaixo...

s 2 - R L s + 1 L C = 0

s 1,2 = - ( R / L ) ± ( R / L ) 2 - 4 / ( L C ) 2

Como já sabemos os valores das raízes dessa equação...

s 1,2 = - ( R / L ) ± ( R / L ) 2 - 4 / ( L C ) 2 = - 10 , - 20

Ou seja,

s 1 + s 2 = - 30

E também podemos fazer uso da reguinte relação:

s 1 - s 2 = 10

- ( R / L ) + ( R / L ) 2 - 4 / ( L C ) 2 - - ( R / L ) + ( R / L ) 2 - 4 / ( L C ) 2   = 10

( R / L ) 2 - 4 / ( L C ) = 10

( R / L ) 2 - 4 / ( L C ) = 100

Como...

R L = 30

Então...

( 30 ) 2 - 4 / ( L C ) = 100

4 L C = 800

L C = 1 200

L = 1 200 C

Passo 3

Pra finalizar, temos a seguinte relação...

i C t = C d v C t d t

No caso...

40 e - 20 t - 60 e - 10 t = C [ 200 e - 20 t - 300 e - 10 t ]

C = 20 2 e - 20 t - 3 e - 10 t   m A 100 2 e - 20 t - 3 e - 10 t   V

C = 0,2   m F = 200   μ F

Mas sabemos que...

L = 1 200 C

L = 1 200 ⋅ 0,0002

L = 25   H

E que...

R L = 30

R = 30 L

R = 30 ⋅ 25   H

R = 750   Ω

Resposta

R = 750   Ω

L = 25   H

C = 200   μ F

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Não há nenhuma energia armazenada no circuito da Figura P13.83 no instante em que a tensão impulsiva é aplicada. a) Determine vo, t para t ≥ 0. b) Sua solução faz sentido em termos do comportamento co