7a Questão Um capacitor de
, inicialmente descarregado, é conectado em série a um resistor de
e a uma fonte de fem
, que possui resistência interna desprezível. No instante em que o resistor está dissipando energia elétrica com uma taxa de 300 W , quanta energia está acumulada no capacitor?
Passo 1
O enunciado descreve um circuito de carga de capacitor em série com resistor e fonte: o capacitor tem
, o resistor tem
e a fonte fornece
com resistência interna desprezível. Precisamos usar as equações do circuito RC em carga: a corrente decai exponencialmente, a potência dissipada no resistor é
e a energia acumulada no capacitor é
.
Passo 2
Durante a carga, a corrente é
e a potência dissipada no resistor é
Passo 3
No instante dado temos
. Substituindo em
obtemos
logo
Passo 4
Desse resultado segue
Passo 5
A tensão no capacitor é
Portanto a energia acumulada no capacitor é
Resposta
A energia acumulada no capacitor é aproximadamente
.