physics ii unit 5 part 2 วงจร rlc
DESCRIPTION
Physics II Unit 5 Part 2 วงจร RLC. อุปกรณ์ไฟฟ้าพื้นฐาน. ตัวต้านทาน. ตัวเก็บประจุ. ตัวเหนี่ยวนำ. อุปกรณ์ไฟฟ้าพื้นฐาน. แบตเตอรี. แหล่งกำเนิดไฟฟ้า กระแสสลับ. สวิทช์. วงจร RL (Raising). สับสวิทช์ S 1 ณ เวลา. กระแสเริ่มไหลในวงจร. ค่าคงตัวเวลา. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
วงจร RL (Raising)สบัสวทิช ์S1 ณ เวลา 0t
1S R
LI2S
กระแสเริม่ไหลในวงจร
0dIIR Ldt
dI R dtR I L
1 tI I e
LR
IR
ค่าคงตัวเวลา
t
I
0
I0.63I
ท่ีเวลา t = จจจจจจจจจจจจ I = 0.63Io
1S R
LI2S
เปิดสวทิช ์S1 ปิดสวทิช ์S2
0dIIR Ldt
dI R dtI L
tI I e
LR
IR
ค่าคงตัวเวลา
t
I
0
I
0.37I
เมื่อเวลาผ่านไปนานพอสมควรวงจร RL (Decay)
ท่ีเวลา t = จจจจจจจจจจจจ I = 0.37Io
LdU diLidt dt
เมื่อมกีระแสไหลผ่านตัวเหน่ียวนำาพลังงานจะถกูสะสมไวอ้ยูใ่นสนามแมเ่หล็ก
พลังงานท่ีเก็บสะสมในตัวเหน่ียวนำาR
LI
1S
diiR Ldt
2 diP i i R Lidt
2
0
12
I
LU Li d i LI
212LU LI 21
2CU CV
วงจร LC (Oscillating)สบัสวทิช ์S ไปท่ีตำาแหน่ง a
ตัวเก็บประจุจะถกูอัดประจุจนเต็มพลังงานท่ีเก็บในตัวเก็บประจุคือ
0dI qLdt C
LS
a b
C
212CU C
I LS
a b
Cเมื่อสบัสวทิช ์S ไปท่ีตำาแหน่ง bตัวเก็บประจุจะคายประจุผ่านตัวเหนี่ยวนำาเกิดมกีระแสไฟฟา้ไหลในวงจร
0Q C
2
2
1 0d q qdt LC
2
2; ;dq dI d qIdt dt dt
22
2 0d x xdt
สมการฮารโ์มนิกเชงิเดียว
วงจร LC (Oscillating)
cosoq t Q t
I LS
a b
C
22
2
1 0d q qdt LC
1LC
( ) dI t q tdt
ความถ่ีธรรมชาติของวงจร LC
sinoI t I t
0Q C
0I Q
q
I t
t0
q t
พลังงานในวงจร LCLC
LC
IE B
212LU LI
212CqUC
cosoq t Q t sinoI t I t
พลังงานรวม 2
21 12 2C L
q tU U t U t LI t
C
222 2 21 1 1cos sin
2 2 2oQQU t LI t
C C
0Q C
0I Q
20
1LC
พลังงานรวมคงท่ีUC, UL เปล่ียนกลับไปมา
t0
LUCU U
วงจร LC vs มวลท่ีปลายสปรงิ
LC
kIE Bm
x
22
2
1 0d q qdt LC
22
2 0d x k xdt m
1LC
km
cosq q t cosx x t
sindqI q tdt
sindxv x tdt
212qUC
212
U kx
212CqUC
21
2PE kx
212LU LI
212KE mv
วงจร RLC (Damped Osillation)
I LS
a b
Cq
R เพิม่ความต้านทานในวงจร LC0dI qL IR
dt C
dqIdt
2
2 0d q dq qL Rdt dt C
2
2 0d q R dq qdt L dt LC
“สมการการแกวง่กวดัแบบหน่วง”“Damping” “Oscillating”
q t
t0
I t
tcoseqq 2t
o
พลังงานรวมจะลดลงเรื่อยๆเนื่องจากมกีารทำางานท่ีตัวต้านทาน
แหล่งกำาเนิดไฟฟา้กระแสสลับ tsinVV
f2 ในประเทศไทย f = 50 Hz
t2cos12VtsinVV
2222
t2cos12VVV
22
rms
2VVrms
ไฟฟา้ในบา้นในประเทศไทย Vrms = 220 V
t0
VrmsV
ตัวต้านทานในวงจรไฟฟา้กระแสสลับ
VR และ IR เปล่ียนพรอ้มกัน (เฟสตรงกัน)
RI tsinVV RR
tsinItsinR
VRVI R
RRR
tsinVV RR
t0
RV
RI
RV
RIt
tsinR
VI RR
ตัวเก็บประจุในวงจรไฟฟา้กระแสสลับ
VC มเีฟสตามหลัง IC อยู ่90o
I tsinVV CC
tsinCVCVq CCC
sinC CV V t
t0
CV
CI
CVCI
t
C
q
tcosXVtcosCVq
dtdI
C
CCCC
tcosXVI
C
CC
C1XC
ตัวเหน่ียวนำาในวงจรไฟฟา้กระแสสลับ
VL มเีฟสนำาหน้า IL อยู ่90o
I tsinVV LL LL IdtdLV
tsinVV LL
t0
LV
LI
LV
LI
t
tcosL
VdttsinL
VI LLL
cosLL
L
VI tX
LXL
L
ความต้านทานจนิตภาพ (Reactance)ในตัวเก็บประจุและตัวเหน่ียวนำา V และ I ไมไ่ด้แปรผันตามกัน
LXL
C1XC
“Capacitive Reactance”
“Inductive Reactance”
LX
CX0
R
วงจร RLC กระแสสลับ
I C
R
L
tsinVVVV CRL
tsinVCq
dtdqR
dtqdL 2
2
“Forced Oscillation” tsinII
tsinVV
I มเีฟสต่างจาก V ของแหล่งกำาเนิดอยูเ่ท่ากับ RVLV
t
CV
V
I 2CL2R VVVV
I C
R
L
tsinII
tsinVV
“ความต้านทานเชงิซอ้น” (Impedance)
2CL22
CL2R
2 XIXIRIVVVV
2CL2 XXR
VI
ZVI
2CL2 XXRZ
RLX
CX
Z
CL XX
RXXtan CL
ความต้านทานเชงิซอ้น (Impedance)
I C
R
L
กระแสในวงจรจะไหลมากท่ีสดุเมื่อ XL = XC
2CL2 XXR
VZVI
เรโซแนนซ ์(Resonace)
C1L
LC1
เมื่อความถ่ีธรรมชาติของวงจรเท่ากับความถ่ีของแหล่งกำาเนิดเรยีกความถ่ีนัน้วา่ “ความถ่ีเรโซแนนซ”์
LC1
res LC2
1fres
I
res 0