Консультация № 195874
21.06.2019, 00:18
0.00 руб.
0 2 1
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
6. Определить коэффициент затухания для колебательного контура с конденсатором емкостью 400 нФ и катушкой индуктивностью 150 мГн, если на поддержание в этом контуре незатухающих колебаний с амплитудой напряжения на конденсаторе 1 В требуется мощность 50 мкВт. Какова добротность этого контура?

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
25.06.2019, 07:59
общий
Адресаты:
Поскольку поддерживающая мощность P = 50 мкВт расходуется только на разогрев резистора (он может быть отдельным элементом, либо как сопротивление провода катушки), единственного активного элемента из 3х LCR , входящих в контур, то из формулы
P = Im2·R / 2 можно получить ток контура.

Просите модераторов продлить срок действия Вашей Консультации, если помощь ещё нужна Вам. Я забыл формулу и термин "коэффициент затухания", надо время поискать.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
28.06.2019, 16:01
общий
это ответ
Здравствуйте, dar777!
В Условии задачи не задана рабочая частота. Поэтому, полагаем, будто колебания в контуре происходят с его резонансной частотой
f0 = 1 / (2·[$960$]·[$8730$](L·C)) (а не внешней принудительной от источника)
Здесь L = 150 мГн - индуктивность катушки, а C = 400 нФ - ёмкость конденсатора согласно Условию задачи.
Удобнее производить расчёты не в физической частоте f0 (Гц - колебаний в секунду), а в циклической [$969$]0
[$969$]0 = 2·[$960$]·f0 = 1 / [$8730$](L·C) радиан/сек .

В Условии задано амплитудное напряжения на конденсаторе Um=1 В . Однако, причиной затухания в контуре является ток, расходующий энергию контура на разогрев резистора. Уменьшение амплитуды свободных колебаний в контуре может быть вызвано не только выделением тепла в элементах контура из-за конечной величины их омического сопротивления, но также изза перемагничивания материала сердечника катушки и переполяризации диэлектрика конденсатора, излучением электромагнитных волн этим контуром... Для упрощения расчёта полагаем, будто все потери сконцентрированы в каком-то резисторе R .

Амплитуду тока Im получаем делением Um на реактивное сопротивление конденсатора Xc = 1 / ([$969$]0·C)
Im = Um / Xc

Мощность потерь на резисторе P = Im2·R / 2 есть та самая мощность 50 мкВт, подводимая извне для поддержания в нашем контуре незатухающих колебаний. Из этого выражения получим сопротивление резистора потерь:
R = 2P / Im2

Коэффициент затухания контура вычисляем по формуле [$946$] = R / 2L
а добротность Q = [$969$]0 / (2·[$946$])
Вычисления я делаю в бесплатном приложении Маткад Ссылка1 , он вычисляет всё быстро и страхует от ошибок типа "человеческий фактор". Маткад-скриншот прилагаю.

Ответ : коэффициент затухания [$946$] = 125 сек-1
Добротность контура Q = 16,33 (безразмерная величина)

Вывод формул описан в учебнике "Электромагнитные колебания.Лекция28" Ссылка2
На странице Ссылка3 Ваша задача решена другим способом, через Закон сохранения энергии. Ещё одно решение см znanija.com/task/31987691
5
Это самое лучшее решение!
Форма ответа