Um capacitor de
, inicialmente descarregado, é conectado em série a um resistor de
e a uma fonte de fem
, com resistência interna desprezível. O circuito é conectado no instante
. (a) Imediatamente após a conexão do circuito, qual é a taxa com a qual a energia elétrica está sendo dissipada no resistor?
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício sobre circuitos elétricos, especificamente envolvendo um capacitor, um resistor e uma fonte de tensão (a tal da fem). A pergunta é: imediatamente após ligar o circuito, qual a taxa com que a energia elétrica está sendo dissipada no resistor? Para resolver isso, vamos precisar entender como capacitores e resistores funcionam juntos em um circuito e usar algumas fórmulas básicas de eletricidade.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que um capacitor armazena carga elétrica e tem uma certa capacidade de armazenamento, que no caso é de
. Inicialmente, ele está descarregado, ou seja, não tem carga nenhuma armazenada.
Passo 3
Quando a gente conecta o capacitor em série com o resistor e a fonte de fem (
) no instante
, a corrente começa a fluir no circuito. Mas, imediatamente após a conexão, o capacitor ainda está descarregado, então toda a tensão da fonte está efetivamente nos resistor.
Passo 4
A taxa de dissipação de energia no resistor é chamada de potência elétrica (
). A fórmula para calcular essa potência quando se conhece a tensão (
) e a resistência (
) é:
Aqui,
é a tensão no resistor e
é a resistência dele.
Passo 5
Como já vimos, toda a tensão da fonte está no resistor no instante inicial. Então,
e
.
Passo 6
Agora, vamos substituir os valores na fórmula:
Resposta
A taxa com que a energia elétrica está sendo dissipada no resistor imediatamente após a conexão é de 1,35 W.