RLC без источника, нахождение значения сопротивления с учетом I(0)

Конденсатор 1,58мФ был заряжен аккумулятором 12В и лежит на земле заброшенной радиостанции. Во время грозы со стойки выпал старый телефонный кабель, один конец которого задел один из выводов конденсатора. Телефонный кабель имеет сопротивление 14 мОм и индуктивность 15 мкГн.

В здание проник мокрый енот и случайно наступил на несоединенный вывод конденсатора и телефонный стол. Зная, что он выстрадал 18 мкс, прежде чем смог убежать, и что ток, заставивший его извиваться, составлял 100 мА, каково значение сопротивления енота?

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Я представил себе схему, как указано выше, где R — сопротивление енота. Я предположил, что 18 мкс следует рассматривать как момент сразу после 0, поэтому у меня было начальное значение тока, чтобы найти коэффициенты с:

д я ( т ) д т "=" 1 л ( р я о + В о )
где
я ( 0 + ) "=" я о "=" 100 м А
и
В ( 0 + ) "=" В о "=" 12 В

Исходя из этого, я попытался решить EDO ниже:

я ( т ) + р е д л + я ( т ) С л "=" 0
где
р е д "=" р р а с о о н + 14 10 3

Но я не могу пойти дальше, так как невозможно узнать ни его корень без R, ни его коэффициенты (ниже приведено уравнение, которое я нашел, управляя переменными):

α ± α 2 ж о 2 "=" р е д ± С 1 ( р е д 2 С 4 л ) 2 л

Поэтому я продолжал думать, возможен ли этот вопрос вообще аналитически?

Почему происходит короткое замыкание в источнике напряжения?
@Andy aka Источник напряжения имеет ступенчатый блок, который аннулирует его значение при t = 0, оставляя только цепь RLC выше, в которой конденсатор был полностью заряжен при t = 0 и начинает разряжаться, когда енот подключает цепь мокрыми лапами.
Я попробую еще раз........ Почему в вашем источнике напряжения короткое замыкание?
На этот вопрос нельзя ответить, не зная сопротивления (ESR) конденсатора. Представьте себе конденсатор с огромным сопротивлением: он никогда не подаст в нагрузку 100 мА. Я предполагаю, что рассказчик думает об идеальном конденсаторе? (Обычно конденсатор емкостью 1,58 мФ имеет большое сопротивление.)
Означает ли "лежит на земле заброшенной радиостанции" что одна сторона конденсатора хоть как-то связана с этой землей? Это не относится к обычным электролитическим конденсаторам, поскольку они имеют пластиковую оболочку.

Ответы (2)

Некоторые приближения могут быть полезны.

100 мА после 18 мкс означает, С д В д т "=" 100 м А

д В 1 м В
Таким образом, напряжение конденсатора за этот период снизилось очень незначительно (с 12 В до 11,999 В). Следовательно, цепь можно рассматривать как источник постоянного напряжения постоянного тока, управляющий цепью RL. Следовательно, текущее уравнение -

я . е . , 12 р ( 1 е т ( р + 14 × 10 3 ) л ) "=" 100 м А
t, L известны.

НЕ так легко решаема, хотя.

Я думаю, что это уравнение не разрешимо аналитически (по крайней мере, не "легко" для меня ;-)
Извините, но я тоже изо всех сил пытаюсь понять, как это легко. Я не знаю, как изолировать R для вычисления значения. Не могли бы вы показать нам, как вы это сделаете?
@stefan lol: - Я только что понял это. Закончится уравнением вида: mR + ne^R= k, где m, n, k — константы, которые мы должны найти для R. Интересно, что это выглядит просто, но на самом деле слишком сложно для аналитического решения. Будет математическая головоломка обмена стеками.
;-( отредактировано.....
Хотя это можно решить графически. Построение соответствующих графиков с помощью онлайн-инструмента wolfam. И найти место встречи. Это было бы решением.

Вот план:

Конденсатор можно выбросить. Падение напряжения на 18 мкс очень маленькое из-за огромного номинала конденсатора, поэтому в модели его можно заменить постоянным U0=12В. Так что осталась только цепь RL.

Решение дифференциального уравнения RL-цепи с пусковым напряжением U0: I(t)=U0/R*(1-exp(-tR/L)).

Я не знаю, как решить это (аналитически) для R, но спрашивая wolfram alpha, он дает мне результат около 120 Ом. Сопротивление енотов 119,986 Ом.