Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 31.4 - Ex. 21
Em um circuito LC oscilante, e .,H. No instante a carga do capacitor é zero e a corrente é . (a) Qual é a carga máxima do capacitor? (b) Em que instante de tempo a taxa com a qual a energia é armazenada no capacitor é máxima pela primeira vez? (c) Qual é o valor da taxa?
Passo 1
Aqui temos um circuito LC onde a carga no capacitor é zero, e teremos que calcular a carga máxima do capatitor, em que instante de tempo ele é carregado totalmente pela primeira vez e qual a taxa de carregamento.
Passo 2
(a) A variação da carga com o tempo é dada por , na qual Q é a carga máxima do capacitor e v é a frequência angular de oscilação. A função seno foi escolhida para que q = 0 no instante t = 0. A variação da corrente com o tempo é dada por
,
no instante t=0 a corrente é i=%omega Q pois cos (0)=1
e como
substituindo temos:
com os valores
Passo 3
(b) A energia armazenada no capacitor é dada por
e a taxa de variação é
A taxa de variação é máxima para , o que nos dá . Assim,
Passo 4
(c)Fazendo e na equação ,obtemos
Como logo:
Note que a derivada é positiva, o que mostra que a energia armazenada no capacitor está realmente aumentando no instante .
Resposta
(a)
(b)
(c)