Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 3 - Eletromagnetismo - 8ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 8º - Capítulo 27.9 - Ex. 67
Na Fig. 27-66, , , e a bateria ideal tem uma força eletromotriz . Primeiro. A chave é mantida por um longo tempo na posição fechada. até que seja atingido o regime estacionário. Em seguida, a chave é aberta no instante . Qual é a corrente no resistor 2 no instante ?
Passo 1
Olá, meu amigo. Yuri aqui e estarei te ajudando a resolver essa atividade.
Este é o circuito fornecido antes de fechar o interruptor . Não há corrente nos loops esquerdo ou direito, o capacitor não tem carga.
Agora, vamos fechar o interruptor.
Durante o processo de carga do capacitor, há corrente no loop esquerdo e no loop direito até que o estado estacionário seja alcançado; no estado estacionário, o capacitor está totalmente carregado e não há mais corrente no loop direito .
Observe que a voltagem através do capacitor é sempre a mesma voltagem através de (eles estão em paralelo).
Passo 2
Este é o circuito no estado estacionário; observe que não há corrente no loop direito. A corrente no loop esquerdo é a mesma para ambos os resistores e para a bateria.
onde é a voltagem através de no estado estacionário, que é a mesma voltagem inicial do capacitor quando o processo de descarga começa.
Usando a regra das malhas no loop esquerdo:
Resolvendo para :
Agora, igualamos ambas as equações para :
Resolvendo para :
Substituindo os valores conhecidos:
Esta é a mesma voltagem através de quando está totalmente carregado; deixe e seja a voltagem inicial no capacitor antes de iniciar a descarga.
Passo 3
Agora, abrimos o interruptor e o capacitor começa a descarregar através de .
O capacitor tem uma carga inicial e uma voltagem inicial .
Para um capacitor descarregando através de um resistor em série:
Dividindo ambos os lados da equação acima por :
Substituindo os valores:
Como e estão em paralelo o tempo todo, observe que é a mesma voltagem através de .