Движение электронов в магнитном поле

[Vlad IM]

AnatolyBa, разряд конденсатора не по синусоиде же идет, какой период, какого колебания?
Время разряда его определяется постоянной времени RC цепи. И всё.
Говоря о наносекундах я имел в виду именно фронт импульса. Но он может быть завален паразитной индуктивностью, например, того же осциллографа. Фронт где-то 10-20 нс.

-- 08.08.2016, 19:53 --

AnatolyBa в сообщении #1142783 писал(а):

Но обычно все-таки за формулировкой задачи стоит какая-то цель. Если цель - создать очень короткий апериодический импульс тока - то эту цель можно достичь другими методами, например ввести в контур сопротивление $R=\sqrt{\frac{L}{C}}$

Да, цель - создать очень короткий апериодический импульс тока.
Ввести волновое сопротивление? Можете поподробнее объяснить, что вы имеете в виду?

[AnatolyBa]

Vlad IM в сообщении #1142805 писал(а):

разряд конденсатора не по синусоиде же идет, какой период, какого колебания?
Время разряда его определяется постоянной времени RC цепи. И всё.

У вас получается $RLC$ контур с затухающими колебаниям или с апериодическим импульсом - в зависимости от параметров контура. Разрядным промежутком можно пренебречь до тех пор пока ток не снизится до единиц ампер. Хорошо бы вам посмотреть какой-нибудь учебник по этому вопросу. Например, Сивухин. Электричество, параграф 124.
Вкратце так.
Если $R<2\sqrt{\frac{L}{C}}$ получается синусоида с затухающей амплитудой. Если $R\ll2\sqrt{\frac{L}{C}}$ то период будет близким к периоду свободных колебаний $i(t)\approx U_0 \sqrt{\frac{C}{L}}\exp(-t \frac{R}{2 L}) \sin(\frac{t}{\sqrt{LC}}) $
Если $R>2\sqrt{\frac{L}{C}}$ получается апериодичский импульс - разность двух экспонент. Формулу посмотрите в учебнике.
Предельный случай $R=2\sqrt{\frac{L}{C}}$. Ток равен $i(t)=\frac{U_0}{L} t \exp(-t \frac{R}{2L})$ Максимальный ток $i_m=\frac{U_0}{R}\exp(-1)$ достигается в момент $\frac{2L}{R}$, после этого практически экспоненциально спадает с декрементом $\frac{R}{2L}$.
Надеюсь нигде не напутал
Использование сопротивления, конечно имеет минусы - потери энергии. Но, в зависиости от задачи это может быть терпимо.

Vlad IM в сообщении #1142805 писал(а):

Фронт где-то 10-20 нс.

Если вы видите такие данные на осциллографе, то либо вы привели неточные данные (например по индуктивности), либо осциллографические данные искажены помехами во время пробоя

[Vlad IM]

Да, я не силен в теории
Я собрал схему и смотрю, что она дает. И пытаюсь понять, что это я вижу.
Вот схема и осциллограммы разряда конденсатора 13.5 нФ на сопротивление 65 Ом.

Схема:


Фото (стрелкой указан разрядник):


Осциллограммы:
1. 20 нс/деление


2. 100 нс/деление


3. 1 мкс/деление

[AnatolyBa]

Что же вы умолчали о 65-омном резисторе?

Vlad IM в сообщении #1142709 писал(а):

Индуктивность цепи разряда в районе единиц микрогенри. Активное сопротивление цепи - единицы миллиом.

Если предположить индутивность 1 мкГн (надо еще подумать над этим) то $\sqrt{\frac{L}{C}}\approx10 Ohm$ и вы далеко в апериодическом режиме. Тогда для ваших параметров (формула приблизительная) $i(t)\approx A(\exp(-\frac{t}{R C})-\exp(-\frac{t R}{L}))$ и фронт определяется постоянной $\frac{L}{R}\approx 15ns$ а спад постоянной $RC\approx800ns$, что в общем и видно на осциллограмме и, кстати, подтверждает оценку для индуктивности.
Попробуйте уменьшить шунт (поставьте несколько резисторов в параллель, заодно и паразитную индуктивность уменьшите)

[Vlad IM]

Почему я умолчал от 65-омном резисторе? Потому что в решаемой задаче его нет.
В моем опыте (от которого осциллограммы), если его не использовать, то такой кривой разряда не получится - будет болтанка, т.к. энергии некуда деваться.
Но я как раз хочу от резистора отказаться.

Да с фронтом импульса какие проблемы?
Пробовал я безындуктивный резистор сопротивлением 47 Ом (нихромовая проволока диаметром 0.7 мм с леской 0.7 мм). Точно определить индуктивность не удалось - колеблются показания прибора на уровне погрешности измерения (около 0).
Ниже безындуктивный резистор и осциллограмма с ним.
У моего осциллографа частота 100 МГц, время нарастания переходной характеристики 3.5 нс. То есть это минимум, который он может показать, что и видно на осциллограмме. Может быть, что там фронт вдвое, втрое, в 10 раз короче, но я на своем осциллографе увижу 3.5 нс...

[AnatolyBa]

Vlad IM в сообщении #1142905 писал(а):

будет болтанка

Правильно, эта "болтанка" и есть синусоида с убывающей амплитудой (на вашей последней картинке синусоида неправильная, видимо это влияние каких-то других паразитных емкостей и индуктивностей).
Я как раз предлагаю оставить сопротивление в контуре, но подобрать его получше, где-то 10-20 Ом. Т. е. поставить в параллель 3-6 таких резисторов, которые у вас были в первом эксперименте

[Vlad IM]

Есть у меня еще вопрос, с которым я не могу разобраться.
Выше я приводил осциллограмму "1. 20 нс/деление", там фронт импульса состоит как бы из двух частей - сначала небольшой пик, потом падение и второй пик уже максимальной величины.
Вот у меня есть еще одна осциллограммка, на которой этот первый импульс хорошо виден, потому что расположен с противоположной стороны от кривой разряда конденсатора.
Что это?

[AnatolyBa]

Вот в этот пик я бы особо не верил из-за наводок от разряда.

[Dmitriy40]

Первый пик тока - это перезаряд какой-то паразитной ёмкости. В разную сторону от основного разряда - из-за остаточного заряда на этой паразитной ёмкости, она или дозаряжается, или перезаряжается в обратную сторону. Где именно эта паразитная ёмкость - не знаю, может даже (и скорее всего) это перераспределение зарядов в длинном последовательном конденсаторе. Можно попробовать зашунтировать каждый конденсатор высокоомным резистором (на соответствующее напряжение!) для выравнивания зарядов/потенциалов на всех конденсаторах в батарее. Или провести опыт с ровно одним подключенным накопительным конденсатором - фронт тока должен стать ровным и монотонным.

[Vlad IM]

А может ли этой паразитной емкостью быть входная емкость осциллографа?
У меня нет длинного последовательного конденсатора. Я сделал 2 батареи конденсаторов по 6 штук в каждом. В батарее они соединены параллельно, а батареи между собой соединены последовательно.

Цитата:

В разную сторону от основного разряда...

От чего зависит - в какую сторону будет направлен этот первый пик? Или это непредсказуемо и зависит от остаточного заряда на какой-то паразитной ёмкости?

[AnatolyBa]

Vlad IM в сообщении #1143067 писал(а):

А может ли этой паразитной емкостью быть входная емкость осциллографа?

Может. Вместе с проводами пробника (и индуктивностью шунта, хоть и малой) она создает контур.
Также могут быть волны в кабеле пробника.
Трудно так, на расстоянии .
Я бы покрутил провода, попробовал бы вставить последовательное сопротивление между точкой измерения и пробником и т. д.

[Vlad IM]

Да, попробую проверить все места...
Если это емкость пробника, то, подключив последовательно конденсатор между точкой измерения и пробником, этот импульс должен уменьшиться по времени, а если параллельно, то увеличиться.
А для параллельного подключения нужно лезть внутрь осциллографа...

[artur_k]

Vlad IM в сообщении #1142922 писал(а):

Есть у меня еще вопрос, с которым я не могу разобраться.
Выше я приводил осциллограмму "1. 20 нс/деление", там фронт импульса состоит как бы из двух частей - сначала небольшой пик, потом падение и второй пик уже максимальной величины.

Вы инициируете разряд, уменьшая промежуток в разряднике? Разрядник тоже имеет емкость, на глаз - единицы пикофарад. Уменьшая промежуток - вы увеличиваете емкость разрядника, возникает ток ее дозаряда. Когда эта емкость почти заряжена - ток начинает спадать, но тут напряжение на электродах разрядника достигает напряжения пробоя - и у вас возникает уже основной пик тока разряда.
Я так думаю...

[Vlad IM]

artur_k в сообщении #1143113 писал(а):

Вы инициируете разряд, уменьшая промежуток в разряднике?

Нет, инициирую разряд повышая напряжение на конденсаторе.
Зазор в разряднике не меняется.

[artur_k]

Vlad IM в сообщении #1143129 писал(а):

artur_k в сообщении #1143113 писал(а):

Вы инициируете разряд, уменьшая промежуток в разряднике?

Нет, инициирую разряд повышая напряжение на конденсаторе.
Зазор в разряднике не меняется.

Ну, в принципе, процесс тот же. При повышении напряжения емкость разрядника начинает дозаряжаться до нового напряжения, возникает ток дозаряда. Далее то же самое.