Переходные процессы в цепях с конденсаторами Практикум
..pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
. . .
ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЦЕПЯХ С КОНДЕНСАТОРАМИ
Практикум
, ! " # # # 03.03.03 « », 02.03.02 «$
"» # 10.05.02 « # "
», 10.05.07 «% " », 11.05.02 « " »
Нижний Новгород
2018
УДК 621.391
''( 31.221 %27
%27 %) )*+,-) % +.)&&- / .)%0* & (+ ,) &12+ 13: &: .$. %. – :
, 2018. – 14 .
: . .- . ., .
. .
# " # # 4 " RC- # ". /
# # " # RC- #
. + #
# #
" ".
% #
# # # # "
# «+ ! #».
+ #:
. #
,. .- . ., # . .
УДК 621.391
''( 31.221
( ) -
, ,
, , ( )
, , . . , -
-
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
, - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
- |
E |
|
|
|
|
|
|
|
|
q |
|
|
C |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
. - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(. 1 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
! . 1 " RC , -
C R. #
$ , %&' E ( -
). ( -
")". $
I . *, $ -
U |
C |
= q |
C |
, |
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
, $ |
|
|
|
|
||
I R + |
q |
= E . |
|
|
|
(1 ) |
|
|
|
|
|||
|
C |
|
|
|
|
+ , I = dq , -
|
|
|
|
|
|
|
dt |
(1 ) |
|
|
|
|
|
||
|
dq |
+ |
q |
= |
E |
. |
(2) |
|
|
R C |
|
||||
|
dt |
|
R |
|
(
3
dq |
= − |
dt |
|
|
|
||
q − E C |
R C |
||
|
,
− |
t |
|
|
|
|
q = C E + A e R C . |
(3) |
A . !-
, t = 0 $ , . . q(0) = 0,
A = – E
q(t ) = C E 1 − e
t
−
C R
. (4 )
R C,
,
RC- . , - $ . , τ = RC , , -
q(τ ) = C E (1 − e − 1 ), 0.63
$ $ .
τ .
$ , , - " $ $ :
|
|
|
− |
t |
|
|
|
||
U C (t ) = E |
|
− e |
|
C R |
1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
. (5 )
- $
. 3.
$ , (
$ ) $ " (3), %&' -
.
& , -
.
( . .2)
" ",
$ , – -
. - " $
-
$ ( ). -
$ .
$
.
|
A |
|
|
R1 |
q1 |
C1 |
|
|
|
||
I3 |
|
||
|
|
||
I1 |
|
K |
|
D |
G |
S |
|
|
|
|
|
I2 |
|
|
T |
R2 |
qx |
Cx |
|
|
|
||
|
B |
|
|
E |
r |
|
|
(. 2 |
|
|
4
, $ . 2, R1 R2 – , 1 –
, X – , G – -
$ , + – $ .
# # $ ")" ( '1 'x $ $ ) "S" ( -
$ R1 R2).
( $ -
# ")".
& -
", $ –
$ . ) $ ,
: RG >> R1,R2 >> r. , -
, $ -
RC .
DATD #,
(1):
I |
1 |
R + |
q1 |
|
= E , |
|
|
(1 b) |
|
|
|
|
|||||||
|
|
1 |
C1 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
" $ : |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
q1 (t ) = C1 |
|
|
− |
C1 R1 |
|
|
|||
E 1 |
− e |
. |
(4 b) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
$ $ C1:
|
|
|
− |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U C |
|
|
|
|
||
(t ) = E 1 |
− e |
|
C1R1 |
. |
(5 b) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( DBTD, $ - $
|
|
− |
t |
|
|
C X R2 |
|
|
|
||
U X |
(t ) = E 1 − e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. (5 c)
!$ G $
:
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
t |
|
|
|
(t ) = U 1 (t )− U X |
(t ) |
|
|
− R C |
|
− |
R C |
|
|
|
U G |
= |
E e |
2 |
X |
− e |
1 1 |
. |
(6) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. (6) , |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
R1C1 = R2CX |
|
|
|
|
(7) |
5
$ A B
. * (7)
. + (7) - ", ,
, $
U G (t ) , $
$ -
.
! . 3 -
$ -
.
|
|
(. 3 |
# "S" -
:
− |
t |
|
|
|
U1 (t ) = E e C1 R1 ,
−
UG (t ) = E e
|
|
|
|
|
|
− |
t |
|
|
|
U X (t ) = E e |
|
|||||
|
|
C X R2 |
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|||||
t |
|
− |
t |
|
|
|
|
|
R1C1 − e |
R2C X |
|
= −UG (t ) |
|||||
|
||||||||
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
.
(8 a)
(8 b)
$
$ .
& , CX, , -
R1 ( ) R2, ,
# G . -
(7), , R1 R2 -
C1, CX:
C |
|
= C |
|
R1 |
. |
(9) |
X |
1 |
|
||||
|
|
R2 |
|
|||
|
|
|
|
|
,
( ) , , , $ -
G,
,
.
$ : .
( ) , -
(
), " -, . . " $ " .
" " $ -
6
,
(6), (8 b). $ -
$ UG(t).
-
$ ".
- , ,
, -
. "
. $
: , -
,
( ), , $ -
, . ) $
. - $ " "
( . $ 1).
,
RG >> R1,2 , -
. , A B ,
RG, , RG (7) .
1.' , . 4. ! -
$ " ".
|
A |
R1 |
C1 |
- |
D |
|
|
R2 |
Cx |
|
|
|
B |
|
(.4 |
A, D , -
$ U1(t) R1 ( R2
). .
( ) .
( ) -
R1C1.
7
2.* - "
. ! ( , )
« » -
.
3.AD AB -
( ) $
U1(t), UAB(t) ( " "
).
4. . CX. -
. & AB, -
R1 R2 . (
CX. .
R1 ( 6-8 ).
! R2 ( R2), -
! "
! ,
".
5.' , . 2, "
". / -
CX. . R1
( R1 << RG R1 >> RG).
! R2 ( R2), -
" -
! ( , "
" ).
6., . 4 . 5,
" R1.
, .1
1.! $
. # -
( )?
2.# $ $
?
3.# C=1 # $ -
R=1 . %&' E,
$ . 0 $
0.9 E?
4.! $ ,
$
. ( " $ -
.
8
, .2
5.#, , -
( . 2). ( $
6.$ -
( $ / ) R2 ( . (11)).
7.UG(t).
1.' &. . . %. 1.: !. - -
- , 1983. 688 .
2.../. . -
. --* . !... 2, - , 1960.
3.* !.3. . : . – !$
!: !$ , 2012. – 12 .
9
- – . (, " , -
$ .
$ $ , ,
, . !
/, IG ,
$ , $ -
$ .
, " :
|
|
|
J |
dω z |
= I |
|
N S B − D α . |
(10) |
||||
|
|
|
|
G |
||||||||
|
|
|
|
dt |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
, |
J – |
$ |
|
, |
ω z = |
dα |
– |
|||||
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt |
|
|
|
$ |
, N – , S – |
|||||||||
|
|
, |
B – , |
|
|
, D – , $ .
(10) ,
.
$
. (10) -
:
J dω z |
= I G NSB dt , ω z 0 |
= |
NSB |
∫ IG dt = |
NSB |
Q , |
|
|
|
||||||
|
|
|
J |
|
J |
||
ω z 0 – , $ |
, Q – , |
" " . / -$ , $
,
Jω z20 |
= |
Dα max2 |
, α |
|
= |
N |
S B |
Q . |
|
max |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|||||
2 |
2 |
|
|
|
J D |
||||
|
|
|
|
! , - , -
", , - " " .
, -
4 $ . .
, , -
. ",
10