Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 14º - Capítulo 31.Exercícios - Ex. 43
Um circuito em série possui uma impedância de e um fator de potência igual a em . A tensão da fonte está atrasada em relação à corrente. Que elemento de circuito, um indutor ou um capacitor, deve ser ligado em série com o circuito para fazer aumentar seu fator de potência? Qual deve ser o valor desse elemento para que o fator de potência seja igual a ?
Passo 1
Vem comigo que a gente detona essa juntos!
O enunciado diz que a tensão da fonte está atrasada em relação a corrente, então disso já temos que .
O fator de potencial é dado por:
Onde é dado por:
Então temos que ver o que faria aumentar, se colocarmos um capacitor ou um indutor
Agora para termos um fator de potência igual a , temos que ter e como:
Temos que . Nós temos como calcular para um fator de potencial igual a . Tendo esse temos que calcular o valor da diferença para esse e ver quanto temos que adicionar de ou (vai depender da resposta de ) para que .
Com isso a gente pode calcular o valor de ou de necessário para que o fator seja .
Vamos lá!
Passo 2
Começando com . Nó sabemos que:
E que , de enunciado tiramos que , então se colocarmos um capacitor o valor de vai ser maior do que se colocarmos um indutor, mas se o valor de aumenta o fator de potencial diminui.
Logo o elemento que temos que colocar é um indutor.
Passo 3
Agora vamos para o item .
Primeiro vamos encontrar o que faz o fator de potência ser igual a , temos:
Esse ângulo é negativo já que a tensão está atrasada com a corrente.
Então temos que achar o valor da diferença de para esse , só que para isso precisamos saber o valor de .
Para isso podemos usar que:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Passo 4
Agora temos o seguinte:
Substituindo e , temos:
Então para , temos que:
Agora usando o fato de que:
Substituindo os valores que conhecemos, temos:
Esse é o valor do elemento que devemos colocar para que a o fator de potência seja .
Resposta
Devemos colocar um indutor.