2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1, 2
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение08.08.2016, 19:48 


13/06/13
25
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение09.08.2016, 08:25 
Заслуженный участник


21/09/15
998
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

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение09.08.2016, 09:42 


13/06/13
25
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:
Изображение

Фото (стрелкой указан разрядник):
Изображение

Осциллограммы:
1. 20 нс/деление
Изображение

2. 100 нс/деление
Изображение

3. 1 мкс/деление
Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение09.08.2016, 11:36 
Заслуженный участник


21/09/15
998
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)

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение09.08.2016, 12:34 


13/06/13
25
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...

Изображение

Изображение

Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение09.08.2016, 13:15 
Заслуженный участник


21/09/15
998
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

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение09.08.2016, 13:50 


13/06/13
25
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?

Изображение

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение09.08.2016, 14:27 
Заслуженный участник


21/09/15
998
Вот в этот пик я бы особо не верил из-за наводок от разряда.

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение10.08.2016, 00:05 
Заслуженный участник


20/08/14
11714
Россия, Москва
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение10.08.2016, 08:51 


13/06/13
25
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?

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение10.08.2016, 09:06 
Заслуженный участник


21/09/15
998
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение10.08.2016, 10:20 


13/06/13
25
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...

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение10.08.2016, 14:50 


08/11/12
140
Донецк
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...

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение10.08.2016, 16:06 


13/06/13
25
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.

 Профиль  
                  
 
 Re: Движение электронов в магнитном поле
Сообщение10.08.2016, 19:08 


08/11/12
140
Донецк
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.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 30 ]  На страницу Пред.  1, 2

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group