Em um circuito LC, enquanto a energia magnética armazenada pelo indutor pode ser comparada à energia cinética de um sistema massa-mola, a energia elétrica armazenada pelo capacitor pode ser comparada à energia potencial.
Passo 1
Beleza, vamos resumir o que a questão está dizendo. A gente está falando sobre um circuito LC, que é basicamente um circuito contendo um indutor (L) e um capacitor ©. A questão faz uma comparação entre as energias armazenadas nesse circuito e as energias em um sistema massa-mola. Especificamente, ela diz que a energia magnética do indutor é parecida com a energia cinética de uma massa, e a energia elétrica do capacitor é similar à energia potencial de uma mola. Para entender isso, vamos precisar conhecer um pouco sobre energia em circuitos elétricos e em sistemas mecânicos.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é um circuito LC. Um circuito LC é formado por um indutor (L) e um capacitor © conectados juntos. O indutor armazena energia na forma de campo magnético, enquanto o capacitor armazena energia na forma de campo elétrico. A energia no indutor é dada por:
onde
é a indutância e
é a corrente. Já a energia no capacitor é:
onde
é a capacitância e
é a tensão.
Passo 3
Agora, vamos comparar isso com um sistema massa-mola. Nesse sistema, temos uma massa que pode se mover e uma mola que pode se esticar ou comprimir. A energia cinética da massa é:
onde
é a massa e
é a velocidade. A energia potencial da mola é:
onde
é a constante da mola e
é o deslocamento.
Passo 4
Agora, vamos fazer a analogia entre os dois sistemas:
-
Energia Magnética (
) e Energia Cinética ( ): No circuito LC, a energia magnética armazenada no indutor depende da corrente ( ), assim como a energia cinética da massa depende da velocidade ( ). Ambas são energias relacionadas ao movimento. -
Energia Elétrica (
) e Energia Potencial ( ): A energia elétrica no capacitor depende da tensão ( ) ou da carga acumulada, semelhante à energia potencial na mola, que depende do deslocamento ( ). Ambas são energias relacionadas ao armazenamento devido a uma “posição” ou configuração.
Resposta
Então, resumindo, no circuito LC, a energia magnética do indutor funciona como a energia cinética em um sistema massa-mola, representando a energia do movimento. Já a energia elétrica do capacitor é comparável à energia potencial da mola, representando a energia armazenada na configuração do sistema. Essa analogia ajuda a entender como a energia oscila entre os componentes do circuito, assim como acontece na oscilação de um sistema massa-mola.