Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 14º - Capítulo 30.Exercícios - Ex. 53
Um capacitor de possui carga inicial com potencial igual a . A seguir, ele é conectado em série a um indutor de . Qual é a energia total armazenada nesse circuito? Qual é a corrente máxima no indutor? Qual é a carga nas placas do capacitor no instante em que a corrente no indutor é máxima?
Passo 1
Vem comigo que a gente detona essa questão juntos!
A energia total em circuito é dada pela soma da energia armazenada no capacitor mais a energia armazenada no indutor, essas energias são dadas pelas seguintes equações:
Vamos agora atras do que os itens pedem.
Passo 2
Começando com o item .
Ele quer a energia total armazenada no circuito, para achar essa energia podemos usar o fato de que inicialmente o capacitor está completamente carregado, logo ainda não temos corrente no circuito por conta do descarregamento do capacitor.
Logo toda a energia sistema está no capacitor, então podemos usar a equação da energia no capacitor que falamos no passo , temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Passo 3
Agora vamos para o item .
Para a corrente ser máxima no indutor o capacitor tem que estar completamente descarregado, logo .
Se a carga do capacitor é zero então não temos energia nele, logo toda a energia está no indutor, então:
Usando a expressão que temos para , ficamos com:
Então podemos isolar e calcular seu valor, pois assim teremos a corrente máxima. Então:
Então temos que:
Então finalizamos essa com sucesso!
Resposta
A energia total é .