Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 3- Ed: 14º - Capítulo 31.Exercícios - Ex. 58
Um circuito em série possui , e . A fonte possui uma amplitude de tensão igual a e frequência angular de . Qual é a energia máxima armazenada no indutor? Quando a energia armazenada no indutor é máxima, quanta energia está armazenada no capacitor? Qual é a energia máxima armazenada no capacitor?
Passo 1
Vem comigo que a gente detona com essa juntos!
A energia armazenada em um indutor é dada por:
Então para calcular essa energia pedida em precisamos achar a corrente , para isso, podemos usar o fato de que:
Onde é dada por:
A energia armazenada em capacitor é dada por:
Onde nesse caso é a tensão no capacitor que é dada por:
Onde .
Com essas informações podemos encontrar tudo o que o enunciado pede.
Passo 2
Vamos começar com a letra .
Temos que encontrar primeiro para depois a gente encontrar e assim encontrar . Assim temos:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Assim temos que:
Passo 3
Agora podemos encontrar , temos que:
Então a energia fica da seguinte forma:
Passo 4
Agora vamos para o item .
Aqui temos que saber quanto de energia foi armazenada no capacitor, essa energia é dada por:
Mas uma coisa que devemos notar é que a voltagem do capacitor está defasada com a corrente de , logo quando a corrente é máxima a voltagem é zero.
Então se a voltagem é zero quando temos máxima corrente, a energia é zero.
Passo 5
Agora para o item .
Para encontramos a energia máxima pedida em , temos que primeiro calcular , então:
Substituindo os valores conhecidos, temos:
Agora a energia armazenada é dada por:
Logo temos que:
Com isso terminamos a questão com sucesso!
Resposta
Explicado acima.