Консультация № 198001
20.03.2020, 00:09
0.00 руб.
0 2 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Колебательный контур возбуждается на конденсаторе периодическими импульсами. Каждый отдельный импульс создает на конденсаторе дополнительное напряжение U0. Промежутки времени между последовательными импульсами в целое число n раз больше периода собственных колебаний контура. Определите амплитуду установившихся колебаний, считая добротность контура большой. Сделать рисунок.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
20.03.2020, 17:02
общий
это ответ
Здравствуйте, dar777!
Дано : Приращение напряжения U0 , Отношение периодов подкачки/колебания = n .
Вычислить амплитуду Um

Решение : Задача кажется сложной в первом чтении изза наличия синхронного возбуждения авто-генератора. Однако, в Условии задачи не упомянута длительность возбуждающих импульсов и не запрошено влияние возбудителя на частоту генератора. Значит, можно существенно упростить решение, приняв длительность импульса подкачки ничтожно малой. И тогда остаётся исследовать обыкновенные затухающие колебания в изолированном колебательном контуре.

Начертим график затухающих колебаний контура. На нём показан 1 период подкачки Tp = n·T0 , где T0 - период собственных колебаний контура. В Условии не заданы числовые значения. Поэтому на графике я задал эти значения произвольно, n=5, дабы облегчить понимание расчёта.
За время n=5 периодов колебаний контур расходует эл-энергию (превращает её в тепло), амплитуда его колебаний медленно уменьшается. Затем происходит скачок подкачки U0 , и амплитуда возрастает до исходного установившегося значения.

Амплитуда установившихся колебаний сильно зависит от добротности контура. При высокой добротности амплитуда будет спадать медленно, и тогда при неизменном значении скачка U0 подкачки накопится высокое значение установившейся амплитуды.

Добротность Q связана с энергией контура соотношением:
Q = 2·[$960$]·W / [$916$]W_ , где W - энергия контура в данный момент, [$916$]W_ - убыль энергии за 1 период, следующий за этим моментом (см учебную статью "Свободные затухающие электрические колебания" Ссылка1 )

В момент подкачки энергия контура сосредоточена в конденсаторе и равна W = C·Um2 / 2 , где C - ёмкость конденсатора.
Прибыль энергии в результате подкачки равна
[$916$]W+ = C·(Um + U0)2 / 2 - C·Um2 / 2 = (C/2)·(2·Um·U0 + U02)
Когда амплитуда накопилась (от нескольких скачков подкачки) и возросла до Um, то возросли и потери в контуре. Наступило динамическое равновесие
[$916$]W+ = [$916$]W_·n
(C/2)·(2·Um·U0 + U02) = 2·[$960$]·W·n / Q = (2·[$960$]·n / Q)·C·Um2/2
2·Um·U0 + U02 = 2·[$960$]·n·Um2 / Q
[$960$]·n·Um / Q = U0 + U02 / (2·Um) = U0·[1 + U0 / (2·Um)]
Um = U0·Q·[1 + U0 / (2·Um)] / ([$960$]·n)

Воспользуемся заданным в Условии упрощением "считая добротность контура большой" и примем 1 + U0 / (2·Um) [$8776$] 1 на том основании, что при высокой добротности U0 / (2·Um) << 1 .
Тогда искомое Um = U0·Q / ([$960$]·n)
Ответ : амплитуда установившихся колебаний равна Um = U0·Q / ([$960$]·n)
5
Это самое лучшее решение!
давно
Посетитель
401938
329
20.03.2020, 17:09
общий
Спасибо огромное Владимир Николаевич)))
Ссылка >>
Посмотрите пожалуйста ещё эту консультацию)))
Об авторе:
Лучшая увеличительная линза - ноги.
Форма ответа