Изучение затухающих колебаний. Лукьянов Г.Д. - 3 стр.

UptoLike

Составители: 

3
Если (6) записать в виде
dt
dI
LIR
C
q
=+
и продифференцировать по времени, то получим уравнение того
же типа, что и уравнение (7)
0I
LC
1
dt
dI
L
R
dt
Id
2
2
=++ , из чего следует, что ток в контуре также совершает
затухающие колебания, для которых значение
β
,
ω
и
T
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
L2
R
LC
1
>
(частота и периоддействительные величины) или
C
L
2R <
. Если
C
L
2R >
, то частота и
периодмнимые, колебаний нет, и происходит апериодический разряд конденсатора (рис.3).
Сопротивление
C
L
2R
Kp
= (12)
называется критическим.
Для характеристики степени затухания колебаний, кроме коэффициента затухания
β
, используется время
релаксации (
τ
), за которое амплитуда колебаний уменьшается в e раз (е=2,7). Из формулы (8) следует, что
отношение
ee
eU
eU
)t(
0
t
0
==
+
βτ
τβ
β
,
тогда
1
=
β
τ
или
β
τ
1
=
;
τ
β
1
=
Логарифмическим декрементом затухания колебаний называется натуральный логарифм отношения двух
амплитудных значений напряжений, разделенных интервалом времени, равным периоду колебаний.
(
)
()
TtU
tU
ln
U
U
ln
120
110
20
10
+
==
λ
(13)
или
20
10
U
U
lg3.2=
λ
(14)
подставим в (13) значения
()
1
t
0110
eUtU
β
=
и
)Tt(
0120
1
eU)Tt(U
+
=+
β
, получим
T
β
λ
=
(15)
или согласно (9)
T
L2
R
=
λ
(16)
или
1
e
N
λ
= ,
I
U
0
t
I
U
l
]c[
1
ν
l
T
U
t
U
0
Рис.3
Рис.2
                                                                                          I,U
        U
                                                                                                                    U
                          T

                          l
      U0
                                                                                                          I
                                                                                      t         0                               t
                                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
                             C             dt
                               d 2 I R dI     1
же типа, что и уравнение (7)      2
                                    +       +    I = 0 , из чего следует, что ток в контуре также совершает
                               dt     L dt LC
затухающие колебания, для которых значение β , ω и T 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  ⎛ R ⎞                                                         L              L
   >⎜    ⎟ (частота и период – действительные величины) или R < 2   . Если R > 2   , то частота и
LC ⎝ 2 L ⎠                                                        C              C
период – мнимые, колебаний нет, и происходит апериодический разряд конденсатора (рис.3).
    Сопротивление
                                                                    L
                                                     R Kp = 2                                                            (12)
                                                                    C
    называется критическим.
    Для характеристики степени затухания колебаний, кроме коэффициента затухания β , используется время
релаксации ( τ ), за которое амплитуда колебаний уменьшается в e раз (е=2,7). Из формулы (8) следует, что
отношение
                                                       U 0 e − βt
                                                          − β ( t +τ )
                                                                       = e βτ = e ,
                                                      U0e
    тогда
                                                                         1            1
                                                  βτ = 1    или τ =          ;   β=
                                                                         β            τ
    Логарифмическим декрементом затухания колебаний называется натуральный логарифм отношения двух
амплитудных значений напряжений, разделенных интервалом времени, равным периоду колебаний.
                                                        U 10        U 10 (t 1 )
                                               λ = ln        = ln                                                        (13)
                                                        U 20      U 20 (t 1 + T )
    или
                                                                        U 10
                                                        λ = 2.3 lg                                                       (14)
                                                                        U 20
    подставим в (13) значения     U 10 (t 1 ) = U 0 e − βt1 и U 20 ( t 1 + T ) = U 0 e − β ( t1 +T ) , получим
                                                               λ = βT                                                    (15)
                                                                     R
    или согласно (9)                                          λ=         T                                               (16)
                                                                    2L
                                                                           1
    или                                                            λ=         ,
                                                                          Ne

                                                                3