Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре. Лукьянов Г.Д. - 3 стр.

UptoLike

Составители: 

2
T
π
ω
=
и
2
2
1/ ( / )
T
L
CRLC
π
=
(11)
Изменение напряжения на конденсаторе от времени графически представлено на рис.2
Если (6) записать в виде
qdI
I
RL
Cdt
+= и продифференцировать по времени, то получим уравнение того же
типа, что и уравнение (7)
2
2
1
0,
dI RdI
I
dt L dt LC
++=
из чего следует, что ток в контуре также совершает затухающие
колебания, для которых значение β,
ω
и Т определяется по формулам (9), (10) и (11).
Из формул (10) и (11) следует, что в контуре возможны затухающие колебания лишь в том случае, если
2
1
()
2
R
L
CL
>
(частота и период - действительные величины) или
2.
L
R
C
<
Если
2
R
C
>
, то частота и период
- мнимые, колебаний нет, и происходит апериодический разряд конденсатора (рис.3).
Сопротивление
.
2
кр
R
C
= (12)
называется критическим.
Для характеристики степени затухания колебаний, кроме коэффициента затухания β, используется время релаксации
(τ), за которое амплитуда колебаний уменьшается в е раз (е=2,7). Из формулы (8) следует, что отношение
0
(1 )
0
,
t
t
Ue
ee
Ue
β
β
βτ
−+
=
=
тогда
1
β
τ
=
или
1
τ
=
;
1
β
τ
=
Логарифмическим декрементом затухания колебаний называется натуральный логарифм отношения двух амплитуд-
ных значений напряжений, разделенных интервалом времени, равным периоду колебаний.
10 10 1
20 20 1
()
ln ln
()
UUt
UUtT
λ
==
+
(13)
U
0
0
t
I
U
I
,
U
l
t
U
l
T
1
[]c
ν
Рис.2 Рис.3
                                                2π           2π
                                           ω=      иT=                                                             (11)
                                                T      1/ LC − ( R / LC ) 2
    Изменение напряжения на конденсаторе от времени графически представлено на рис.2
         U
                                                                                          I,U

                                                                                                       U
                               T
        U0                     l



                                                                                                 I
                                                                                                                          t
                                                                                      t
                                                                                            0

                               l
                               1
                                   [c ]
                               ν

                                   Рис.2                                                             Рис.3
                               q             dI
    Если (6) записать в виде      + IR = − L      и продифференцировать по времени, то получим уравнение того же
                              C              dt
                          d 2 I R dI        1
типа, что и уравнение (7)    2
                                 +      +       I = 0, из чего следует, что ток в контуре также совершает затухающие
                          dt       L dt LC
колебания, для которых значение β, ω и Т определяется по формулам (9), (10) и (11).
    Из формул (10) и (11) следует, что в контуре возможны затухающие колебания лишь в том случае, если

  1    R                                                           L              L
    > ( ) 2 (частота и период - действительные величины) или R < 2   . Если R > 2   , то частота и период
 LC    2L                                                          C              C
- мнимые, колебаний нет, и происходит апериодический разряд конденсатора (рис.3).
    Сопротивление
                                                                   L
                                                     Rкр. = 2                                                      (12)
                                                                   C
      называется критическим.
      Для характеристики степени затухания колебаний, кроме коэффициента затухания β, используется время релаксации
(τ), за которое амплитуда колебаний уменьшается в е раз (е=2,7). Из формулы (8) следует, что отношение
                                                     U 0e− β t
                                                                     = e β t = e,
                                                    U 0 e − β (1+τ )
тогда
                                                                         1            1
                                                βτ = 1 или τ =               ;   β=
                                                                         β            τ
   Логарифмическим декрементом затухания колебаний называется натуральный логарифм отношения двух амплитуд-
ных значений напряжений, разделенных интервалом времени, равным периоду колебаний.
                                                    U10         U10 (t1 )
                                           λ = ln        = ln                                                      (13)
                                                    U 20      U 20 (t1 + T )