Descreva qualitativamente como a corrente, a carga e as tensões nos componentes do circuito ( R , L e C) variam com o tempo após a aplicação do pulso de tensão.
Passo 1
O exercício pede para descrever de forma qualitativa como a corrente, a carga e as tensões nos componentes de um circuito RLC (Resistor, Indutor e Capacitor) variam ao longo do tempo após a aplicação de um pulso de tensão. Vamos utilizar conceitos básicos de circuitos elétricos, como a Lei de Ohm e as propriedades dos componentes R, L e C, para entender esse comportamento.
Passo 2
Quando aplicamos um pulso de tensão a um circuito RLC, a corrente começa a fluir no circuito. O resistor ® segue a Lei de Ohm, onde a tensão (V) é igual à corrente (I) multiplicada pela resistência ®:
. O indutor (L) resiste às mudanças na corrente devido à sua indutância, gerando uma força eletromotriz que se opõe à variação da corrente. Já o capacitor © armazena carga elétrica, e a tensão sobre ele depende da quantidade de carga acumulada:
.
Passo 3
Logo após o pulso de tensão ser aplicado, a corrente no circuito começa a aumentar. O indutor impede que a corrente aumente instantaneamente, fazendo com que a corrente cresça de forma gradual. Esse comportamento é devido à propriedade de autoindução do indutor, que tenta manter a corrente constante.
Passo 4
À medida que a corrente aumenta, o capacitor começa a se carregar. A carga armazenada no capacitor aumenta, o que faz com que a tensão sobre ele também aumente. Essa carga acumulada no capacitor cria um campo elétrico que se opõe à corrente que está fluindo no circuito.
Passo 5
Com o tempo, a corrente atinge um pico máximo quando a influência do indutor diminui e a resistência do resistor e a carga no capacitor dominam o comportamento do circuito. Nesse ponto, a taxa de mudança da corrente diminui, e o capacitor está armazenando a maior parte da energia elétrica.
Passo 6
Depois que o capacitor está totalmente carregado, a corrente no circuito começa a diminuir, pois o capacitor bloqueia a continuidade do fluxo de corrente. O indutor então libera a energia armazenada em seu campo magnético, o que pode fazer com que a corrente continue a fluir por um breve período mesmo após o capacitor estar carregado.
Resposta
Após a aplicação do pulso de tensão, a corrente no circuito RLC inicialmente cresce de forma gradual devido à resistência do indutor. Simultaneamente, o capacitor começa a se carregar, aumentando a sua tensão. Conforme o tempo avança, a corrente atinge um pico e começa a diminuir à medida que o capacitor acumula mais carga, reduzindo a corrente. Eventualmente, as tensões nos componentes se estabilizam, com a corrente cessando ou mantendo um valor constante, dependendo das características específicas do circuito.