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


Правила форума


В этом разделе нельзя создавать новые темы.



Начать новую тему Ответить на тему
 
 Электрические цепи переменного тока
Сообщение09.11.2010, 23:03 


23/04/10
31
Здравствуйте, не могли бы вы проверить решение одной задачи, в котором я не уверен.
Задача:
Цитата:
Конденсатор емкости $C$, заряженный до напряжения $V_{0}$, разряжается через катушку индуктивности $L_{1}$. Какой максимальный ток можно получить в катушке индуктивности $L_{2}$, если замкнуть ключ $K$ в момент, когда ток индуктивности $L_{1}$ максимален?

Мне было интересно помимо максимального тока текущего через катушку $L_{2}$, получит сам закон, по которому изменяется ток.
Изображение
Запишем 1-ое правило Кирхгофа для узла "над $L_{1}$". $I_{3}+I_{2}=I_{1}$, в то же время, т.к контур содержащий две катушки - сверхпроводящий (катушки идеальны), то в этом контуре сохраняется магнитный поток: $I_{0}L_{1}=I_{1}L_{1}+I_{2}L_{2}$, записывая второе правило Кирхгофа для контура содержащего катушку и конденсатор получим: $L_{2} \dot{I_{2}}-\frac{q_{3}}{C}=0$, где $q_{3}$-заряд на конденсаторе, продифференцировав это выражение по времени получим: $L_{2}\ddot{I_{2}}-\frac{I_{3}}{C}=0$. Выражая из первых двух уравнений $I_{3}$ через $I_{2}$ получим: $I_{3}=\frac{I_{0}L_{1}-I_{2}(L_{1}+L_{2})}{L_{1}}$. Подставляя это в дифференциальное уравнение: $\ddot{I_{2}}+I_{2}\frac{(L_{1}+L_{2})}{L_{1}L_{2}C}=\frac{I_{0}}{CL_{2}}$. Для решения введем замену $I_{2}=\tilde{I_{2}}+\frac{I_{0}L_{1}}{L_{1}+L_{2}}$, тогда получим $\ddot{\tilde{I_{2}}}+\tilde{I_{2}}\frac{I_{0}L_{1}}{L_{1}+L_{2}}=0$- уравнение гармонических колебаний его решение: $\tilde{I_{2}}=Acos(\omega t)+Bsin(\omega t)$, где $\omega = \sqrt{\frac{L_{1}+L_{2}}{L_{1}L_{2}C}}$, а$A$ и $B$ - некоторые константы. Решение для $I_{2}$: $I_{2}=\frac{I_{0}L_{1}}{L_{1}+L_{2}}+Acos(\omega t)+Bsin(\omega t)$, но по условию $I_{2}(0)=0 \Leftrightarrow 0=A+\frac{I_{0}L_{1}}{L_{1}+L_{2}}\Leftrightarrow 
A=-\frac{I_{0}L_{1}}{L_{1}+L_{2}}$ и $\dot{I_{2}}(0)=0\Leftrightarrow B=0$, тогда получим, что $I_{2}=\frac{I_{0}L_{1}}{L_{1}+L_{2}}(1-cos(\omega t)))$, понятно что максимальное значение $I_{2max}=\frac{2I_{0}L_{1}}{L_{1}+L_{2}}$, понятно, что $\frac{CU_{0}^2}{2}=\frac{L_{1}I_{0}^2}{2}$.
Вот второй способ решения этой задачи:
В момент когда $I_{1}$- максимален, то $\dot{I_{1}}=0$, тогда напряжение на конденсаторе равно 0, тогда закон сохранения энергии запишется:$ \frac{CU_{0}^2}{2}=\frac{L_{1}I_{0}^2}{2}=\frac{L_{1}I_{1}^2}{2}+\frac{L_{2}I_{2}^2}{2}$ и в то же время выполняется уравнение $I_{0}L_{1}=I_{1}L_{1}+I_{2}L_{2}$, решая эту систему получим тот же ($I_{2max}=\frac{2I_{0}L_{1}}{L_{1}+L_{2}}$) ответ.

Мне хотелось бы, чтобы вы нашли ошибки, если они есть.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 

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