Консультация № 198010
21.03.2020, 17:08
0.00 руб.
0 4 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:
Конденсатор емкостью 1 мкФ с зарядом 8*10^-5 Кл разряжается на катушку с индуктивностью 1.6 Гн и сопротивлением 40 Ом. Определите: а) закон изменения напряжения на конденсаторе; б) логарифмический декремент затухания колебаний; в) закон изменения энергии контура в зависимости от времени; г) отношение энергии магнитного поля в катушке к энергии электрического поля в конденсаторе в момент прохождения небольшого тока.
Сделать рисунок.

Обсуждение

давно
Посетитель
401938
329
22.03.2020, 14:18
общий
Владимир Николаевич, решите пожалуйста)))
Об авторе:
Лучшая увеличительная линза - ноги.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
25.03.2020, 08:59
общий
Адресаты:
Программа Портала никому не отправила Вашу просьбу "Владимир Николаевич, решите пожалуйста…", потому что Вы отправили её БЕЗ-адресно. Я случайно увидел Ваше обращение сегодня, спустя 3 суток. Вы уже много лет задаёте свои многочисленные вопросы, записали себя в эксперты, но так и не приучили себя работать корректно.

Я сегодня планировал решить другую Вашу задачу, но уважая Вашу просьбу, приступаю к решению текущей. Я решаю 1 задачу в день.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
25.03.2020, 14:49
общий
это ответ
Здравствуйте, dar777!
Дано : Ёмкость C=1 мкФ, заряд q=8·10-5 Кл, Индуктивность L=1,6 Гн, сопротивление R=40 Ом.
Вычислить : Uc(t), Логарифмический декремент затухания [$952$]; зависимость энергии W(t) контура от времени; отношение N(t) энергии магни-поля в катушке к эл-энергии поля в конденсаторе.

Решение : Собственная частота контура [$969$]0 = 1 / [$8730$](L·C) = 1 / [$8730$](1,6·1·10-6) = 790,6 рад/сек.
Коэффициент затухания контура [$946$] = R / (2·L) = 40 / (2·1,6) = 12,5 рад/сек.
Частота затухающих колебаний [$969$] = [$8730$]([$969$]02 - [$946$]2) = 790,5 рад/сек.
Период затухающих колебаний T = 2·[$960$] / [$969$] = 0,00795 сек = 7,95 мСек.
Логарифмический декремент затухания [$952$] = [$946$]·T = 12,5·0,00795 = 0,09936

Начальное напряжение на конденсаторе U0 = q/C = (8·10-5) / (1·10-6) = 80 Вольт.
Огибающая амплитуда колебаний Um(t) = U0·e-[$946$]·t = 80·e-12,5·t Вольт - спадает по экспоненте.
Напряжение на конденсаторе U(t) = Um(t)·cos([$969$]·t) = 80·e-12,5·t·cos(790,5·t) Вольт.
Энергия на конденсаторе Wc(t) = C·U(t)2 / 2 = 0,00320·e-2·[$946$]·t·[cos([$969$]·t)]2 Дж = 3,20·e-25,0·t·[cos(790,5·t)]2 мДж.

Энергия в контуре W(t) = C·Um(t)2 / 2 = 0,00320·e-2·[$946$]·t Дж = 3,20·e-25,0·t мДж - НЕ зависит от фазы колебания, тк перекачивается из конденсатора в катушку и обратно с медленным затуханием.

Энергия в катушке WL(t) = W(t) - Wc(t) = 0,00320·e-2·[$223$]·t·[sin([$969$]·t)]2 Дж = 3,20·e-25,0·t·[sin(790,5·t)]2 мДж
Отношение энергий N(t) = WL(t) / Wc(t) = [sin([$969$]·t)]2 / [cos([$969$]·t)]2 = [tg([$969$]·t)]2= [tg(790,5·t)]2
В момент t0 = 0 будет N(0) = 0 , в момент t1 = 1мСек будет N(0,001) = 1,0205 (примерное равенство энергий).

Ответ : напряжения на конденсаторе Uc(t) = 80·e-12,5·t·cos(791·t) Вольт,
Логарифмический декремент затухания [$952$] = 0,10;
Зависимость энергии контура от времени W(t) = 3,20·e-25·t мДж (затухающая экспонента),
Отношение энергии в катушке к эл-энергии конденсатора N(t) = tg2(791·t)
ЭлСхему и временной график прилагаю.
Формулы взяты из учебно-методических статей "Свободные затухающие электрические колебания" Ссылка1 ,
"Собственные, затухающие и вынужденные колебания в колебат-контуре" Ссылка2
5
Это самое лучшее решение!
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
26.03.2020, 03:53
общий
Адресаты:
Я исправил в моём Ответе описку 1мкСек на 1мСек .
Форма ответа