b) Quando a fonte desliga em observamos que a tensão no resistor inverte a polaridade. Qual a explicação para esse efeito?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A questão fala sobre o que acontece com a tensão no resistor quando a fonte de energia é desligada em . A matéria envolvida aqui é circuitos elétricos, mais especificamente o comportamento de componentes como resistores e indutores em circuitos com fontes que ligam e desligam. Para resolver, vamos precisar entender como a energia armazenada em um indutor pode afetar a tensão no resistor quando a fonte é desligada.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar que um indutor armazena energia na forma de campo magnético quando a corrente passa por ele. A fórmula para a energia armazenada em um indutor é:
onde é a indutância e é a corrente.

Passo 3

Quando a fonte é desligada, a corrente que estava passando pelo indutor não pode mudar instantaneamente. Isso acontece porque um indutor resiste a mudanças na corrente. Para manter a continuidade da corrente, o indutor gera uma tensão.

Passo 4

A tensão gerada pelo indutor segue a lei de Lenz, que nos diz que a direção da tensão será tal que tenta manter a corrente no mesmo sentido. Isso pode fazer com que a tensão no resistor inverta a polaridade em relação ao que era quando a fonte estava ligada.

Passo 5

Portanto, quando a fonte é desligada, a energia armazenada no indutor é liberada, causando uma tensão reversa no resistor. Essa inversão de polaridade é uma consequência direta da tentativa do indutor de manter a corrente constante.

Resposta

A tensão no resistor inverte a polaridade quando a fonte desliga porque a energia armazenada no indutor é liberada, fazendo com que a tensão gerada pelo indutor tente manter a corrente no mesmo sentido, resultando na inversão da polaridade da tensão no resistor.

Exercícios relacionados

a) Aplique a lei das malhas de Kirchhoff e encontre as equações para a malha que contém a bateria e o indutor e para a malha que contém a bateria e o capacitor.
(e) Escreva as equações da corrente no indutor e da tensão no capacitor em função do tempo para .

Exercício 5:

Considere uma haste de comprimento e com densidade de carga linear constante. Calcule a magnitude e direção do campo elétrico a uma distância do centro da haste. Em seguida, considere

Exercício 7:

Considere dois anéis não condutores concêntricos, um de raio e outro de raio com . Assumindo que os anéis 1 e 2 apresentem, respectivamente, as seguintes distribuições de carga linear
onde é positivo. Calcule o campo elétrico no eixo perpendicular ao centro. Em seguida, ao fazermos e , o que você conclui?