В свободной цепи RLC с недостаточным демпфированием, когда ток максимален, напряжение на конденсаторе равно нулю?

Я учусь в последнем классе старшей школы. Мы изучаем свободные схемы RLC, но не слишком углубляемся в теорию. Мы знаем, как вывести дифференциальные уравнения, управляющие зарядом, током и напряжением, но не знаем, как их решить. Мы также знаем, как должны выглядеть кривые.

В цепи с заряженным конденсатором, катушкой и резистором, соединенными последовательно без источника, при условии, что цепь недостаточно демпфирована:

ты с это напряжение на конденсаторе, который имеет емкость С .

ты б это напряжение в катушке, которая имеет индуктивность л и внутреннее сопротивление р .

ты р это напряжение на резисторе с сопротивлением р .

я является текущим и д есть заряд в конденсаторе.

Нас учат, что когда ты с максимальна или минимальна, я "=" 0 . Это легко доказать, поскольку я "=" г д г т "=" С г ты с г т "=" 0 . Нас также учат, что всякий раз, когда я максимальна или минимальна, ты с "=" 0 . Это выглядит правильно, если мы посмотрим на график. Но я нашел рассуждение, которое приводит к противоречию. Может кто-нибудь сказать мне, что с ним не так?

Согласно закону Кирхгофа,

ты с "=" ( ты б + ты р ) "=" ( л г я г т + р я + р я )
Когда я максимально, я "=" я Макс и г я г т "=" 0 . Как таковой,
ты с "=" ( р + р ) я Макс 0

Любая помощь будет принята с благодарностью.

Ответы (1)

...в любое время я максимальна или минимальна, ты с "=" 0 .

Это верно для чистой LC-схемы. Нет, если есть омическое сопротивление.

Полезна механическая аналогия с гармоническим осциллятором. Если он не демпфирован, макс. скорость (эквивалентная максимальному току) возникает, когда пружина (эквивалентная конденсатору) находится в положении равновесия (никакая сила не эквивалентна В "=" 0 ).

Но если осциллятор демпфирован с силой сопротивления (эквивалентной сопротивлению), пропорциональной скорости, макс. скорость возникает, когда общая сила, действующая на массу, равна нулю. Но это означает, что сила пружины минус сила сопротивления.

После этого момента сила сопротивления больше, и скорость начинает уменьшаться. Когда сила пружины равна нулю, сила сопротивления уже какое-то время замедляет массу.

Большое спасибо за ваш ответ. Это имеет большой смысл. Я ценю вашу помощь. Спокойной ночи!