II prawo Kirchhoffa Obwód RC Obwód RC Obwód RC

Transkrypt

1 II prawo Kirchhoffa algebraiczna suma zmian potencjału napotykanych przy pełnym obejściu dowolnego oczka jest równa zeru klucz zwarty w punkcie a - ładowanie kondensatora równanie ładowania Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 1 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 2 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 3 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 4 1

2 ładunek a natężenie prądu warunek brzegowy q(0) = 0 rozwiązanie pojemnościowa stała czasowa Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 5 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 6 klucz zwarty w punkcie b - rozładowywanie kondensatora równanie rozładowywania Obwód RL indukcyjność L solenoidu o n zwojach na jednostkę długości, polu przekroju S i długości l rozwiązanie SEM samoindukcji przepływ prądu zmiennego przez solenoid - początkowe przeciwdziałanie wzrostowi natężenia prądu (reguła Lenza), następnie zachowanie się jak zwykłego przewodu Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 7 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 8 2

3 Obwód RL klucz zwarty w punkcie a Obwód RL indukcyjna stała czasowa przypadki graniczne rozwiązanie Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 9 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 10 Obwód RL klucz zwarty w punkcie b Energia zmagazynowana w polu pole elektrostatyczne energia w kondensatorze pole magnetyczne energia w solenoidzie rozwiązanie Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 11 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 12 3

4 Energia zmagazynowana w polu najprostszy obwód drgający drgania pola elektrycznego w kondensatorze i pola magnetycznego w solenoidzie Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 13 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 14 brak oporu brak strat energii całkowitej Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 15 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 16 4

5 Drgania mechaniczne a elektromagnetyczne równanie drgań w obwodzie LC Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 17 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 18 Drgania mechaniczne a elektromagnetyczne wzór Thomsona (Kelvina) zmiany energii w funkcji czasu Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 19 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 20 5

6 Obwód RLC drgania pola elektrycznego w kondensatorze i pola magnetycznego w solenoidzie obecność oporu - tłumienie drgań straty energii w postaci ciepła wydzielanego na oporniku Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 21 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 22 Obwód RLC Obwód RLC rozwiązanie równanie drgań w obwodzie RLC przypadek niewielkiego oporu Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 23 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 24 6

7 w pigułce ładowanie kondensatora (a) Obwód RL w pigułce zasilanie włączone (a) rozładowywanie kondensatora (b) zasilanie wyłączone (b) Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 25 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 26 w pigułce równanie drgań z rozwiązaniem Obwód RLC w pigułce równanie drgań z rozwiązaniem brak strat energii występowanie strat energii Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 27 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 28 7

8 Źródło zmiennej SEM przy obciążeniu oporowym Źródło zmiennej SEM przy obciążeniu oporowym napięcie na oporniku i natężenie prądu brak przesunięcia fazowego między napięciem a natężeniem Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 29 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 30 Źródło zmiennej SEM przy obciążeniu pojemnościowym Źródło zmiennej SEM przy obciążeniu pojemnościowym napięcie na okładkach kondensatora i natężenie prądu reaktancja pojemnościowa przesunięcie fazowe Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 31 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 32 8

9 Źródło zmiennej SEM przy obciążeniu indukcyjnym Źródło zmiennej SEM przy obciążeniu indukcyjnym napięcie na solenoidzie i natężenie prądu reaktancja indukcyjna przesunięcie fazowe Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 33 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 34 Źródło zmiennej SEM w obwodzie RLC Źródło zmiennej SEM w obwodzie RLC Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 35 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 36 9

10 Źródło zmiennej SEM w obwodzie RLC amplituda natężenia prądu w obwodzie Źródło zmiennej SEM w obwodzie RLC amplituda natężenia prądu w obwodzie zawada (moduł impedancji) faza początkowa impedancja (zespolona) X L > X C obwód o charakterze indukcyjnym, ϕ > 0 X L = X C rezonans, ϕ = 0 X L < X C obwód o charakterze pojemnościowym, ϕ < 0 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 37 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 38 Źródło zmiennej SEM w obwodzie RLC Rezonans w obwodzie RLC częstość drgań własnych maksymalna amplituda natężenia prądu Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 39 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 40 10

11 Rezonans w obwodzie RLC Cyklotron akcelerator cykliczny do przyspieszania cząstek naładowanych zasadnicze elementy magnesy (A) elektrody, tzw. duanty (B) warunek rezonansu źródło cząstek (C) generator zmiennego napięcia (D) tarcza (E) rola pól elektryczne - przyspieszanie magnetyczne - ruch po okręgu Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 41 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 42 Cyklotron promień r, okres T i częstość kołowa ω Cyklotron ruch jednostajny cząstki po okręgu w obszarze między duantami (za wyjątkiem szczelin) ruch przyspieszony w szczelinie konieczność rezonansowego dostrojenia częstości zmian generowanego napięcia ω gen do częstości ruchu cząstki ω Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 43 Fizyka ogólna 3 fizyka falowa i optyka W. Drozdowski 44 11