Proponha um procedimento experimental para distinguir qualitativa e quantitativamente entre uma pilha de 9 V e…

Questão

Proponha um procedimento experimental para distinguir qualitativa e quantitativamente entre uma pilha de 9 V e uma fonte capacitiva, usando R = 1,0 kO e C = 100 µF. Indique medidas, equações e previsões numéricas para t entre 0 e 0,5 s.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Procedimento: ligar fonte ao circuito série R=1,0 kO; medir tensão e corrente com os instrumentos (voltímetro/osciloscópio). Para pilha: tensão ˜9,0 V constante; corrente I = 9,0 V/1,0 kO = 9,0 mA estacionária. Para fonte capacitiva (carregada por 9,0 V): t = R·C = 1,0×10³·100×10?6 = 0,10 s. Corrente inicial I(0)=9,0 mA; I(t)=9,0 mA·e^(-t/t). Em t=0,1 s I˜9·e^(-1)=3,3 mA; t=0,3 s I˜9·e^(-3)=0,45 mA. Tensão no capacitor v(t)=9,0·(1-e^(-t/t)); em t=0,1 s v˜9·(1-e^(-1))˜5,7 V. Critério de distinção: resposta transiente (capacitiva) versus valor estável (pilha); comparar formas de onda e tempos característicos.

Explicação

O procedimento experimental proposto permite observar as diferenças entre o comportamento de uma pilha e um capacitor ao longo do tempo. A pilha fornece uma tensão constante e uma corrente estacionária, enquanto o capacitor apresenta um comportamento transiente, com corrente decrescendo exponencialmente e tensão aumentando até atingir o valor da fonte. A análise das formas de onda e dos tempos característicos possibilita a distinção qualitativa e quantitativa entre os dois tipos de fonte de energia.

Raio-X da questão

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