ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΣΤΙΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΜΕΤΑΓΩΓΗ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Σχετικά έγγραφα
στη θέση 1. Κάποια χρονική στιγμή μεταφέρουμε το διακόπτη από τη θέση 1 στη

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ. Το ιδανικό κύκλωμα LC του σχήματος εκτελεί αμείωτες ηλεκτρικές ταλαντώσεις, με περίοδο

1. Ιδανικό κύκλωμα LC εκτελεί ηλεκτρικές ταλαντώσεις και η χρονική εξίσωση του φορτίου του πυκνωτή

ΕΧΕΙ ΤΑΞΙΝΟΜΗΘΕΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑ ΤΥΠΟ ΓΙΑ ΔΙΕΥΚΟΛΥΝΣΗ ΤΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΣΑΣ ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ ΣΤΗ ΠΡΟΣΠΑΘΕΙΑ ΣΑΣ ΚΙ 2014

2π 10 4 s,,,q=10 6 συν10 4 t,,,i= 10 2 ημ 10 4 t,,,i=± A,,, s,,,

αυτ = dt dt = dt dt C dt C Ε = = = L du du du du + = = dt dt dt dt

Ο πυκνωτής είναι μια διάταξη αποθήκευσης ηλεκτρικού φορτίου, επομένως και ηλεκτρικής ενέργειας.

Το χρονικό διάστημα μέσα σε μια περίοδο που η ενέργεια του μαγνητικού πεδίου αυξάνεται ισούται με:

Ηλεκτρικές Ταλαντώσεις 2ο Σετ Ασκήσεων - Φθινόπωρο 2012

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: 1η (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 21/10/12

Φυσική Γ' Θετικής και Τεχνολογικής Κατ/σης

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΛΥΣΕΙΣ. Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ / Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Α ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ-ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ ΓΙΑΝΝΗΣ-KΥΡΙΑΚΑΚΗΣ ΓΙΩΡΓΟΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 3 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

2 ο Επαναληπτικό διαγώνισμα στο 1 ο κεφάλαιο Φυσικής Θετικής Τεχνολογικής Κατεύθυνσης (Μηχανικές και Ηλεκτρικές ταλαντώσεις)

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Το μηδέν και το τετράγωνο.

α) = β) Α 1 = γ) δ) Μονάδες 5

ιδακτική Ενότητα: Μηχανικές Αρµονικές Ταλαντώσεις Ασκήσεις που δόθηκαν στις εξετάσεις των Πανελληνίων ως

1. Ένα σώμα μάζας είναι στερεωμένο στην άκρη οριζοντίου ιδανικού ελατηρίου, του οποίου το άλλο άκρο είναι ακλόνητα στερεωμένο.

Ασκήσεις Εμπέδωσης Μηχανικ ές ταλαντώέ σέις

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ. Θετ.-Τεχν Κατ Ταλαντωτής εκτελεί ταυτόχρονα 2 α.α.τ με ίσες συχνότητες, πλάτη

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις - Πρόχειρες Λύσεις. Θέµα Α

Ένα σύστημα εκτελεί ελεύθερη ταλάντωση όταν διεγερθεί κατάλληλα και αφεθεί στη συνέχεια ελεύθερο να

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ 4/11/2012

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 1 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

απόσβεσης, με τη βοήθεια της διάταξης που φαίνεται στο διπλανό σχήμα. Η σταθερά του ελατηρίου είναι ίση με k = 45 N/m και η χρονική εξίσωση της

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις - Πρόχειρες Λύσεις. Θέµα Α

ΔΙΑΓΩΝΙΜΑ: Γ ΣΑΞΗ ΛΤΚΕΙΟΤ

Στο μαγνητικό πεδίο του πηνίου αποθηκεύεται ενέργεια. Το μαγνητικό πεδίο έχει πυκνότητα ενέργειας.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Διαγώνισμα Φυσική Κατεύθυνσης Γ Λυκείου

ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

ΘΕΜΑ A Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο: ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ.

ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΟΝΟΜ/ΜΟ: ΤΜΗΜΑ: ΘΕΜΑ 1 Ο. 1 ο κεφάλαιο: «ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ» 1.1 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση: F(N) x(m) 1.2 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση:

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΙΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ & ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ. ενέργεια είναι ίση µε την κινητική ενέργεια. Σε αποµάκρυνση θα ισχύει: 1 της ολικής ενέργειας. t π cm/s.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 2 ο ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις

3ο ιαγώνισµα Γ Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 19 Οκτώβρη 2014 Ταλαντώσεις

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΕΣ ΘΕΜΑΤΑ

ΚΑΛΗ ΧΡΟΝΙΑ. b. x = 5ημ10πt (S.I.). c. x = 5ημ(10πt+π) (S.I.). d. x = 15ημ10πt (S.I.). ( μονάδες 5)

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Διάρκεια 90 min. Στις ερωτήσεις 1-4 να επιλέξετε το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση:

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ. γ. υ = χ 0 ωσυνωt δ. υ = -χ 0 ωσυνωt. Μονάδες 5

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ. Κυκλώστε τη σωστή απάντηση

Θέμα 1 ο (Μονάδες 25)

ΘΕΜΑ 1 ο : Α. Να σημειώσετε ποιες από τις ακόλουθες σχέσεις, που αναφέρονται

Φυσική Γ Λυκείου Κατεύθυνσης. Προτεινόμενα Θέματα

α. Ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή σε ενέργεια μαγνητικού πεδίου

ΘΕΜΑΤΑ : ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΚΕΦΑΛΑΙΑ

s. Η περίοδος της κίνησης είναι:

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

Φυσική για Μηχανικούς

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΤΙΣ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Α2. Η σχέση που συνδέει την πραγματική ισχύ P,την άεργη ισχύ Q και την φαινόμενη ισχύ S είναι:

ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ. . Σύµφωνα µε την αρχή της επαλληλίας των κινήσεων, η αποµάκρυνση του σώµατος κάθε στιγµή, όπου: εφθ =

ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΑΞΗ: Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΥΛΗ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΠΛΗ ΑΡΜΟΝΙΚΗ & ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΤΑΛΑΝΤΩΣΗ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 16/10/2011

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ 1 ης ΤΑΞΗΣ (Κεφ. 18)

Εναλλασσόμενο ρεύμα και ταλάντωση.

ΑΡΧΗ ΤΗΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ-Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣ ΣΤΙΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Φυσική για Μηχανικούς

Επαναληπτικό ιαγώνισµα Γ Ενιαίου Λυκείου Παρασκευή 23 Γενάρη 2015 Ταλαντώσεις - Κύµατα. Ενδεικτικές Λύσεις. Θέµα Α. (α) L V

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΥΠΟΥΡΓΕΙΟ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΚΑΙ ΠΟΛΙΤΙΣΜΟΥ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ ΑΝΩΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΑΝΩΤΑΤΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΥΠΗΡΕΣΙΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΠΑΓΚΥΠΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ

4ο ΓΕΛ Κοζάνης. Στεφάνου Μ. Φυσικός

Οι ταλαντώσεις των οποίων το πλάτος ελαττώνεται με το χρόνο και τελικά μηδενίζονται λέγονται φθίνουσες

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

Μονάδες Δίνεται ότι το πλάτος μιας εξαναγκασμένης μηχανικής ταλάντωσης με απόσβεση υπό την επίδραση μιάς εξωτερικής περιοδικής δύναμης

Ηλεκτρικές Ταλαντώσεις: Φθίνουσα Ηλεκτρική Ταλάντωση

Γ Γυμνασίου Σελ. 1 από 9

ιαγώνισµα στις Ταλαντώσεις ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΤΑΙΧΜΙΟ 1

Ηλεκτρική και Μηχανική ταλάντωση στο ίδιο φαινόμενο

ΑΡΧΗ 1 ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ Β ΤΑΞΗ

AΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 10 ΙΟΥΝΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ : ΦΥΣΙΚΗ

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ-ΒΑΣΙΚΟΙ ΟΡΙΣΜΟΙ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 1

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ ΟΜΑ Α Α

Ανάλυση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Ηλεκτρικές Ταλαντώσεις: Εξαναγκασμένη Ηλεκτρική Ταλάντωση

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Αου ΤΕΤΡΑΜΗΝΟΥ ΣΤΗ ΦΥΚΙΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΔΙΑΓΩΝΙΜΑ: Γ ΣΑΞΗ ΛΤΚΕΙΟΤ

ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΣΑΒΒΑΤΟ 2 ΙΟΥΝΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ : ΦΥΣΙΚΗ

(υ=0) α) ΘΦΜ υ Β ΘΠ F ελ1 F ελ,2 Α (+) L 1 h max Β m B L 2 ΑΘΙ m (υ=0) Α m A x ΤΘΙ m A g mg υ Α L max Α F ελ,max

6η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1 Ασκήσεις 6 ου Κεφαλαίου

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ: ΦΥΣΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Transcript:

ΜΕΤΑΓΩΓΗ ΑΠΟ ΤΟ ΕΝΑ ΚΥΚΛΩΜΑ LC ΣΤΟ ΑΛΛΟ. ΔΥΟ ΠΥΚΝΩΤΕΣ ΚΑΙ ΕΝΑ ΠΗΝΙΟ. Στο κύκλωμα του σχήματος το πηνίο έχει συντελεστή αυτεπαγωγής L = (A) (B) mh, ο πυκνωτής () έχει χωρητικότητα C = μf, ενώ ο πυκνωτής () έχει χωρητικότητα C = μf. Τη χρονική στιγμή t = ο πυκνωτής () είναι K Λ + + C μ L Μ Ν C πλήρως φορτισμένος, με τον οπλισμό Κ να είναι θετικά φορτισμένος. Z Μεταφέρουμε το μεταγωγός μ βρίσκεται στη θέση (Α) και το κύκλωμα LC εκτελεί αμείωτη ηλεκτρική ταλάντωση με ολική ενέργεια Ε = 8 6 J, ενώ ο πυκνωτής () είναι αφόρτιστος. Τη χρονική στιγμή, T όπου t, όπου T η περίοδος της ηλεκτρικής ταλάντωσης του κυκλώματος LC, μεταφέρουμε ακαριαία τον μεταγωγό στη θέση (Β) χωρίς να προκληθεί σπινθήρας και το κύκλωμα LC ξεκινά αμείωτη ηλεκτρική ταλάντωση. Να βρείτε: α. το πλάτος φορτίου Q, στον πυκνωτή () και την μέγιστη τιμή της έντασης του ρεύματος Ι. β. το πλάτος της έντασης Ι στο κύκλωμα LC και την χρονοεξίσωση του θεωρώντας την φορά που έχει κατά την έναρξη των ταλαντώσεων στο κύκλωμα LC ως θετική. γ. τη μέγιστη ΗΕΔ από αυτεπαγωγή στα άκρα του πηνίου στο κύκλωμα LC. δ. ποιος από τους οπλισμούς Μ, Ν του πυκνωτή () φορτίζεται πρώτος θετικά, όταν το κύκλωμα LC ξεκινήσει ηλεκτρική ταλάντωση. Λύση α. Από την ενέργεια της ταλάντωσης στο κύκλωμα LC μπορούμε να υπολογίσουμε το μέγιστο φορτίο. Q E Q E C Q 8 C 6 6 Q = 6 C Για το πλάτος του ρεύματος ισχύει: E 8 E LI I I L 6 I = A Η κυκλική συχνότητα είναι Q Q 6 ω = ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U.

και η περίοδος Τ = π Σημείωση: Θα μπορούσαμε να υπολογίσουμε την κυκλική συχνότητα ω και μετά Ι = ω Q. β. Τη στιγμή που μεταφέρουμε τον μεταγωγό από το (Α) στο (Β) το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο εκείνη τη στιγμή είναι I t I I = I Η ταλάντωση στο κύκλωμα LC ξεκινά έχοντας την στιγμή της έναρξης ρεύμα = I και μηδενικό φορτίο. Άρα το αρχικό ρεύμα είναι και το μέγιστο δηλαδή Ι = Ι = Α. Στα κυκλώματα LC την αρχική φορά του ρεύματος την θεωρούμε ως (A) (B) αρνητική (δηλαδή το ρεύμα αρχικά κατευθύνεται από το Α Ζ). Βρήκαμε ότι τη στιγμή t το ρεύμα είναι = +I δηλαδή κατευθύνεται από το Ζ Α K Λ C μ L Μ Ν C όπως στο σχήμα. Z Σύμφωνα με την εκφώνηση η αρχική φορά του ρεύματος θεωρείται ως θετική άρα για το κύκλωμα LC π έχουμε για t = : I I φ = Η περίοδος είναι: LC 6 Τ = π και η κυκλική συχνότητα Άρα: I ( t ) ω = 5 π = ημ(5 t + ) για t Σημείωση: Αν σε κάποια άσκηση ζητά να γράψουμε την χρονοεξίσωση χωρίς μηδενισμό εκ νέου του χρόνου ακολουθούμε την ίδια διαδικασία και μετά κάνουμε αλλαγή μεταβλητής, αφού ισχύει κάθε χρονική στιγμή t = t + t t = t t και T t t,5 οπότε t = t,5 και = ημ 5 ( t ) + π,5 για t,5. γ. Επειδή ισχύει Ι = Ι θα έχουμε και Ε = Ε. ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U.

Άρα E 8 E C V V V 6,max,max,max 6 C V,max = V Αλλά κάθε στιγμή η τάση στα άκρα του πυκνωτή και η Ε αυτ του πηνίου είναι ίσες, άρα: Ε αυτ,max = V,max = V. δ. Την χρονική στιγμή t που γίνεται η αλλαγή του διακόπτη το ρεύμα έχει τη (A) (B) φορά που φαίνεται στο σχήμα. Η φορά αυτή είναι η συμβατική φορά του ρεύματος δηλαδή η κίνηση θετικών φορτίων. Τα υποθετικά αυτά θετικά φορτία K Λ C μ L Μ Ν C κατευθύνονται προς τον οπλισμό Μ του πυκνωτή (), ό οποίος είναι και αυτός Z που θα φορτιστεί πρώτος θετικά. ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U.

ΔΥΟ ΠΗΝΙΑ ΚΑΙ ΕΝΑΣ ΠΥΚΝΩΤΗΣ. Στο κύκλωμα του σχήματος, ο πυκνωτής C έχει χωρητικότητα C = δ δ δ μf, τα πηνία έχουν συντελεστή αυτεπαγωγής L = mh και L = 8 mh, ο αντιστάτης έχει αντίσταση R = 8 Ω και η πηγή έχει ΗΕΔ = V, και, r R L C L εσωτερική αντίσταση r. Αρχικά ο διακόπτης δ είναι κλειστός και έχει αποκατασταθεί το ρεύμα στο κύκλωμα, οι άλλοι δύο διακόπτες είναι ανοιχτοί όπως φαίνεται στο σχήμα. Τη χρονική στιγμή t = ο διακόπτης δ ανοίγει και ταυτόχρονα και χωρίς την δημιουργία σπινθήρα κλείνει ο διακόπτης δ και το κύκλωμα L C αρχίζει να εκτελεί αμείωτη ηλεκτρική ταλάντωση με ενέργεια Ε = 6 J. α. Να βρείτε την εσωτερική αντίσταση της πηγής. β. Να γράψετε τις χρονικές εξισώσεις, που δίνουν το φορτίο του πυκνωτή και την ένταση του ρεύματος, στο κύκλωμα L C. Την χρονική στιγμή t ανοίγουμε τον διακόπτη δ κλείνοντας ταυτόχρονα τον διακόπτη δ, χωρίς να δημιουργηθεί σπινθήρας. γ. Να υπολογίσετε το πλάτος του φορτίου και την μέγιστη ενέργεια που θα αποθηκευτεί στο πηνίο αυτεπαγωγής L καθώς και τη χρονική στιγμή t που θα συμβεί αυτό για πρώτη φορά. δ. Να κάνετε τη γραφική παράσταση του φορτίου του πυκνωτή σε σχέση με το χρόνο από την στιγμή t = ως τη χρονική στιγμή 7 t. Λύση α. Το πλάτος του ρεύματος στο αρχικό κύκλωμα είναι: E 6 E L I I I L I = A ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U.

Το ρεύμα αυτό είναι το ίδιο με το σταθερό ρεύμα που κυκλοφορούσε στο αρχικό δ κύκλωμα, το οποίο λόγω αυτεπαγωγής αποτέλεσε και το μέγιστο ρεύμα των μετέπειτα ηλεκτρικών ταλαντώσεων στο κύκλωμα L C. Για το κύκλωμα του σχήματος αφού έχει σταθεροποιηθεί το ρεύμα ισχύει ο νόμος του, r R L Ι Ohm στη μορφή I r R r 8 R r I r = Ω Σημείωση: Πριν την αποκατάσταση του ρεύματος ο νόμος του Ohm γράφεται στη μορφή E R όπως μάθαμε στην Β λυκείου. β. Το πλάτος του φορτίου μπορεί να βρεθεί από την ενέργεια ταλάντωσης: Q C Q E C Q 6 5 Q = 8 C επίσης Ι = ω Q ω = 5 / και η περίοδος είναι: Τ = π Επειδή την t = το φορτίο του πυκνωτή είναι μηδέν και το ρεύμα μέγιστο έχουμε αρχική φάση. Θεωρώ την φορά του ρεύματος την στιγμή της εκκίνησης των ταλαντώσεων στο κύκλωμα L C ως θετική οπότε: I I I π φ = Άρα οι εξισώσεις είναι: Q ( t ) = 8 συν(5t + π ) (S.I.) και I ( t ) π = ημ(5t + ) (S.I.) γ. Τη στιγμή λίγο πριν ανοίξουμε το διακόπτη δ το φορτίο στον πυκνωτή είναι: = 8 συν(5 ) 8 συν( ) = C. Οι ηλεκτρικές ταλαντώσεις στο κύκλωμα L C ξεκινούν με φορτίο τιμής όσο δηλαδή είχαμε και πριν την αλλαγή στα κυκλώματα. Άρα Q = = C. Στις ηλεκτρικές ταλαντώσεις ισχύει ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U. 5

Q 6 U U U U C 8 B,max E,max B,max B,max 5 U B,max = J Την μέγιστη ενέργεια την αποκτά το πηνίο μόλις εκφορτιστεί ο πυκνωτής, δηλαδή σε χρόνο. Είναι Άρα T L C T 8 5 T 8 t t t Τ = 8π. π t = δ. Το κύκλωμα L C ξεκινά τις ταλαντώσεις του έχοντας μέγιστο φορτίο και μηδενικό ρεύμα, δηλαδή εκτελεί ταλαντώσεις χωρίς αρχική φάση. Η κυκλική συχνότητα είναι: ω = 5 και η χρονοεξίσωση του φορτίου Q t = συν5t (S.I.) για t ή Άρα = συν5(t π ) (S.I.) t t 8 (5t ) t 5(t ) t (S.I.) Η χρονική στιγμή t αντιστοιχεί σε t = t + T και η γραφική παράσταση (με τη βοήθεια του Graph) φαίνεται παρακάτω. ( C) 8 8 π 7π t ( ) ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U. 6

ΔΥΟ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ LC ΠΟΥ ΚΑΤΑΛΗΓΟΥΝ ΣΕ ΕΝΑ. Στο διπλανό σχήμα οι πυκνωτές έχουν χωρητικότητα C =, μf και C = 8 μf, ενώ τα πηνία παρουσιάζουν συντελεστή αυτεπαγωγής L = mh και L =,5 mh. Τα υπόλοιπα στοιχεία δεν παρουσιάζουν δ δ δ + + + + C L C L αντιστάσεις. Φορτίζουμε τους πυκνωτές με φορτίο Q =,8 μc και Q = μc. Κλείνουμε τους διακόπτες δ και δ ταυτόχρονα και τα κυκλώματα L C και L C αρχίζουν να εκτελούν ηλεκτρικές ταλαντώσεις. Α. Να γράψετε τις χρονοεξισώσεις του φορτίου και του ρεύματος στο κάθε κύκλωμα. Β. Την χρονική στιγμή t, ανοίγουμε τους διακόπτες δ και δ ενώ ταυτόχρονα κλείσουμε τον δ χωρίς καμία δημιουργία σπινθήρα. α. Να βρείτε την περίοδο των ταλαντώσεων στο κύκλωμα L C και την ενέργεια του. β. Να σχεδιάσετε την πολικότητα του πυκνωτή C και του πηνίου L την χρονική στιγμή t + (δηλαδή αμέσως μετά την δημιουργία του κυκλώματος L C ), και να εξηγήσετε αν την στιγμή εκείνη ο πυκνωτής C φορτίζεται ή εκφορτίζεται. γ. να βρείτε τις χρονοεξισώσεις φορτίου και ρεύματος στο κύκλωμα L C για t t θεωρώντας για το ρεύμα ως θετική την φορά που θα θεωρήσουμε και στις αρχικές ταλαντώσεις. Γ. Ποια είναι η πρώτη χρονική στιγμή που αν ανοίξουμε τους διακόπτες δ και δ και κλείσουμε τον δ (χωρίς δημιουργία σπινθήρα) θα πετύχουμε το κύκλωμα L C να ταλαντώνεται με την μέγιστη δυνατή ενέργεια; Θεωρήστε ότι δεν υπάρχουν απώλειες ενέργειας λόγω Η/Μ ακτινοβολίας. Λύση Α. Οι περίοδοι των δύο ταλαντώσεων είναι αντίστοιχα: T LC T =,6π και T LC T = π. Ενώ οι αντίστοιχες κυκλικές συχνότητες: ω =,5 και ω =. ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U. 7

Οπότε οι ζητούμενες σχέσεις είναι: Q t I t Q t I t 6 =,8 συν,5 t (S.I.) = ημ,5 t (S.I.) 6 = συν5 t (S.I.) = ημ5 t (S.I.) Β. α. Την στιγμή ελάχιστα πριν κάνουμε την αλλαγή στους διακόπτες το ρεύμα στο πηνίο L και το φορτίο στον πυκνωτή C είχαν τιμές: 5 = ημ, 5 ημ = A 6 6 5 6 = C Η ενέργεια του κυκλώματος L C είναι: E U U E L B E C E E 8 7 7 5 E = 7 J Η περίοδος είναι: T L C T 8 5 Τ = 8π β. Σύμφωνα με την θεωρία του σχολικού βιβλίου η αρχική φορά (από τον θετικό οπλισμό στον αρνητικό) θεωρείται ως αρνητική. Για τον πυκνωτή οι χρονοεξισώσεις αναφέρονται στον αρχικά θετικά φορτισμένο οπλισμό. Άρα σύμφωνα με τα παραπάνω έχουμε ρεύματα και πολικότητες όπως στο διπλανό σχήμα. Την στιγμή t το ρεύμα στο πηνίο L είναι: 5 = Α + + C δ δ δ Κ L C L + + Λ Κ δ L C + + Λ και το φορτίο στον πυκνωτή,8,5 6 6 =, C ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U. 8

(Η εύρεση του ρεύματος και του φορτίου δεν ήταν απαραίτητα να βρεθούν) Βλέπουμε το ρεύμα κατευθύνεται από τον αρνητικό στον θετικό οπλισμό του πυκνωτή άρα εκείνη τη στιγμή ο πυκνωτής φορτίζεται. γ. Την στιγμή έναρξης των ταλαντώσεων στο κύκλωμα L C έχουμε και φορτίο και ρεύμα άρα υπάρχει αρχική φάση. 6 6 Για t = έχουμε: Q k και επειδή στο αρχικό κύκλωμα η φορά του ρεύματος στο πηνίο L είναι θετική όταν αυτό κινείται από το Λ στο Κ, το ρεύμα την χρονική στιγμή t + (t = ) θα το θεωρήσουμε αρνητικό. Για t = : I και 5 I άρα φ = π/. Έχουμε: E L I I I L 7 I = A 8 ω = 5 και I 6 Q Q Q Q = C 5 Οι ζητούμενες εξισώσεις είναι: Q ( t ) 6 π = συν(5t + ) (S.I.) για t ή π π 6 = συν 5 t + (S.I.) για t t I ( t ) π = ημ(5t + ) (S.I.) για t ή π π = ημ 5 t + (S.I.) για t t (Η στιγμή t = προκύπτει αν θεωρήσουμε την στιγμή t ως η στιγμή που μηδενίζουμε εκ νέου τον χρόνο.) ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U. 9

Για να έχει το κύκλωμα L C μέγιστη δυνατή ενέργεια θα πρέπει τα δύο στοιχεία πηνίο () και πυκνωτής () να έχουν αποθηκευμένη όλη την ενέργεια των κυκλωμάτων τους (L C, και L C αντίστοιχα). Δηλαδή πρέπει = ± Ι και = ±Q άρα: ( ) ( ) I t t t t,5 (κ +)π t = - Άρα t = (,π,,π, π,,8π,...) Q Q t Q t t - t = νπ Άρα t = (π, π, 6π, 8π,...) Όπως βλέπουμε πρώτη φορά πετυχαίνουμε ταυτόχρονα μέγιστο την χρονική στιγμή t = π -. Επαλήθευση από τα διαγράμματα στο Graph Βλέπουμε πως η επόμενη χρονική στιγμή που θα συμβεί το ίδιο φαινόμενο είναι η t = 6π. ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U.

. Στο διπλανό κύκλωμα τα στοιχεία που φαίνονται έχουν τιμές δ δ δ = V, = 5 V, R = Ω, R = 8 Ω, R = Ω, L = mh, L C R C = 5 μf. Οι δύο πηγές είναι ιδανικές και οι αγωγοί σύνδεσης R R είναι μηδενικής αντίστασης ενώ το κύκλωμα LC θεωρούμε ότι δεν ακτινοβολεί κατά την διάρκεια της ταλάντωσης του. Αφού έχει σταθεροποιηθεί το ρεύμα στα δύο κυκλώματα ανοίγουμε τους διακόπτες δ και δ ενώ ταυτόχρονα κλείνουμε τον δ χωρίς να συμβεί κάποια απώλεια ενέργειας. Αυτή τη στιγμή την θεωρούμε ως t =, για τις ηλεκτρικές ταλαντώσεις που θα ακολουθήσουν. α. Να βρείτε την ενέργεια που έχει αποθηκευτεί στο πηνίο και τον πυκνωτή πριν την αλλαγή των διακοπτών β. Να γράψετε τις χρονοεξισώσεις ρεύματος και φορτίου θεωρώντας την φορά του ρεύματος που διαρρέει το πηνίο τη χρονική στιγμή t = ως θετική. γ. Να εξηγήσετε αν ο πυκνωτής θα αρχίσει να φορτίζεται ή να εκφορτίζεται αμέσως μετά τη χρονική στιγμή t =. δ. Ποια αλλαγή πρέπει να κάνουμε στο αρχικό σύστημα ώστε η απάντηση σας να είναι αντίθετη από αυτή που δώσατε στο ερώτημα γ. Λύση α. Στο σχήμα φαίνονται τα ρεύματα πριν ανοίξουν οι διακόπτες δ, δ δ δ δ. Οι τιμές αυτών είναι: I R I = A και στο άλλο L I I C R κύκλωμα I R R I =,5A. R R Ο πυκνωτής είναι παράλληλα συνδεδεμένος με τον αντιστάτη R, συνεπώς έχουν κοινή τάση. VC VR I R VC V Άρα για το πηνίο UB LI UB U Β = J και για τον πυκνωτή 6 UE CVC UB 5 U E = J ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U.

β. Εφόσον την χρονική στιγμή t = το ρεύμα δεν είναι μηδέν το κύκλωμα έχει αρχική φάση. Η ενέργεια των ηλεκτρικών ταλαντώσεων είναι E UB UE E = J Το μέγιστο ρεύμα των ηλεκτρικών ταλαντώσεων είναι: E E LI I L I = A και το πλάτος του φορτίου: Q E Q EC C Q = C και επίσης Ι = ωq ω = / 5 Για t = : I I I Για t = έχω >, άρα Q 5 Q οπότε είναι Οι αντίστοιχες χρονοεξισώσεις είναι: = Qσυν(ωt + φ ) 5 5π = συν t + (S.I.) I ( t ) 5π = ημ t + (S.I.). γ. Την στιγμή που δημιουργείται το κύκλωμα LC το ρεύμα και η πολικότητα στον πυκνωτή είναι όπως στο διπλανό σχήμα. Βλέπουμε ότι το ρεύμα κατευθύνεται από τον θετικό οπλισμό του πυκνωτή στον αρνητικό (ο πυκνωτής λειτουργεί ως πηγή), άρα εκφορτίζεται. Σημείωση: Η φορά του ρεύματος παραμένει ως έχει λόγω της αυτεπαγωγής. L δ I + + C δ. Παραπάνω βλέπουμε ότι ο πυκνωτής εκφορτίζεται. Για να είχαμε φόρτιση μετά την t = θα έπρεπε ή το ρεύμα αρχικά να έχει αντίθετη φορά άρα πρέπει να αντιστρέψουμε την πολικότητα της πηγής και διατηρήσουμε την πολικότητα της πηγής ως έχει, ή να διατηρήσουμε την πολικότητα της ως έχει και να αντιστρέψουμε την πολικότητα της ώστε και ο πυκνωτής ν αποκτήσει αρχικά αντίστροφη πολικότητα. ΔΟΥΚΑΤΖΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ ΦΥΣΙΚΟΣ 697 7, 697566 W.U.