For å finne amplituden kan vi f.eks. ta utgangspunkt i AB=-30 og siden vi nå kjenner B finner vi A :

Like dokumenter
Forelesning nr.12 INF 1410

Elektrisk immittans. Ørjan G. Martinsen

Forelesning nr.5 INF 1411 Elektroniske systemer. RC-kretser

Løsningsforslag til øving 5

Forelesning nr.5 IN 1080 Mekatronikk. RC-kretser

Forelesning nr.5 INF 1411 Elektroniske systemer. RC-kretser

Forelesning nr.6 IN 1080 Elektroniske systemer. Strøm, spenning og impedans i RC-kretser Anvendelser av RC-krester

Forelesning nr.5 INF 1411 Elektroniske systemer

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

Oppsummering om kretser med R, L og C FYS1120

Onsdag og fredag

Forelesning nr.7 IN 1080 Elektroniske systemer. Spoler og induksjon Praktiske anvendelser Nøyaktigere modeller for R, C og L

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

Noen presiseringer mhp Diskret Fourier Transform. Relevant for oblig 1.

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer

Løsningsforslag til øving 4

INF1411 Obligatorisk oppgave nr. 4

Forelesning nr.13 INF 1410

INF1411 Oblig nr. 2 - Veiledning

Forelesning nr.6 INF 1411 Elektroniske systemer. Anvendelser av RC-krester Spoler og RL-kretser

UNIVERSITETET I OSLO

Konduktans, susceptans og admittans er omregningsmetoder som kan benyttes for å løse vekselstrømskretser som er parallellkoplet.

Forelesning nr.8 INF 1410

En del utregninger/betraktninger fra lab 8:

Kondensator. Symbol. Lindem 22. jan. 2012

Løsningsforslag til EKSAMEN

INF1411 Obligatorisk oppgave nr. 4

Laboratorieøving 1 i TFE Kapasitans

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

UKE 5. Kondensatorer, kap. 12, s RC kretser, kap. 13, s Frekvensfilter, kap. 15, s og kap. 16, s.

TFE4101 Vår Løsningsforslag Øving 3. 1 Teorispørsmål. (20 poeng)

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Lørdag 5. juni Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

UKE 5. Kondensatorer, kap. 12, s RC kretser, kap. 13, s Frekvensfilter, kap. 15, s kap. 16, s

Onsdag isolator => I=0

Théveninmotstanden finnes ved å måle kortslutningsstrømmen (se figuren under).

7.3 RESISTANS - SPOLE - KONDENSATOR KOPLET I KOMBINASJONER 7.3 RESISTANS - SPOLE - KONDENSATOR KOPLET TIL VEKSELSTRØM I KOMBINASJONER

Øving 2. a) I forelesningene har vi sett at det mekaniske svingesystemet i figur A ovenfor, med F(t) = F 0 cosωt, oppfyller bevegelsesligningen

INF1411 Obligatorisk oppgave nr. 2

Enkle kretser med kapasitans og spole- bruk av datalogging.

Bølgeledere. Figur 1: Eksempler på bølgeledere. (a) parallell to-leder (b) koaksial (c) hul rektangulær (d) hul sirkulær (e) hul, generell form

Mandag 7. mai. Elektromagnetisk induksjon (fortsatt) [FGT ; YF ; TM ; AF ; LHL 24.1; DJG 7.

Prøveeksamen 1. Elektronikk 8.feb Løsningsforslag

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer

UNIVERSITETET I OSLO

En ideell resistans som tilkoples en vekselspenning utvikler arbeid i form av varme.

a) Bruk en passende Gaussflate og bestem feltstyrken E i rommet mellom de 2 kuleskallene.

TMA 4110 Matematikk 3 Høsten 2004 Svingeligningen med kompleks regnemåte

FYS1210. Repetisjon 2 11/05/2015. Bipolar Junction Transistor (BJT)

Forelesning nr.7 INF 1411 Elektroniske systemer. Tidsrespons til reaktive kretser Integrasjon og derivasjon med RC-krester

NORGES LANDBRUKSHØGSKOLE Institutt for matematiske realfag og teknologi

Eksamen i emne TFE4110 DIGITALTEKNIKK MED KRETSTEKNIKK. Fredag 25. mai Tid. Kl LØSNINGSFORSLAG

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

Forelesning nr.14 INF 1410

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN FY1013 ELEKTRISITET OG MAGNETISME II Fredag 9. desember 2005 kl

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

Løsningsforslag eksamen inf 1410 våren 2009

FYS1210 Løsningsforslag Eksamen V2018

Kondensator - Capacitor. Kondensator - en komponent som kan lagre elektrisk ladning. Symbol. Kapasitet, C. 1volt

FYS Elektronikk med prosjektoppgaver Vår Løsningsforslag uke 9

Oppgave 1 (30%) SVAR: R_ekv = 14*R/15 0,93 R L_ekv = 28*L/15 1,87 L

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer. Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov

7.1 RESISTANS - SPOLE - KONDENSATOR TILKOPLET ENKELTVIS 7.1 RESISTANS - SPOLE - KONDENSATOR TILKOPLET VEKSELSTRØM ENKELTVIS

Fjæra i a) kobles sammen med massen m = 100 [kg] og et dempeledd med dempningskoeffisient b til en harmonisk oscillator.

EKSAMEN I FAG TFE4101 KRETS- OG DIGITALTEKNIKK

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer. Vekselstrøm Kondensatorer

Kandidaten må selv kontrollerer at oppgavesettet er fullstendig. Innføring skal være med blå eller sort penn

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer. Vekselstrøm Kondensatorer

Forelesning nr.4 INF 1411 Elektroniske systemer. Vekselstrøm Kondensatorer

Forelesning nr.2 INF 1411 Elektroniske systemer. Effekt, serielle kretser og Kirchhoffs spenningslov

Løsningsforslag til underveiseksamen i MAT 1100

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Kondensator - Capacitor. Kondensator - en komponent som kan lagre elektrisk ladning. Symbol. Kapasitet, C = 1volt

LØSNINGSFORSLAG KRETSDEL

LØSNINGSFORSLAG KRETSDEL

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

FYS1120 Elektromagnetisme, Oppgavesett 11

8.3 TREFASET TREKANTKOPLING ASYMMETRI MED RESISTANS, SPOLE OG KONDENSATOR

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektrisitet og magnetisme Vår 2007, uke12

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 17. desember 2007 kl

grunnlaget for hele elektroteknikken. På litt mer generell form ser den slik ut:

Forelesning nr.4 IN 1080 Mekatronikk. Vekselstrøm Kondensatorer

Case: Analyse av passive elektriske filtre

Felt i naturen, skalar- og vektorfelt, skalering

Eksamen FY0001 Brukerkurs i fysikk Torsdag 3. juni 2010

Felt i naturen, skalar- og vektorfelt, skalering

Løsningsforslag til ukeoppgave 10

Løsningsforslag til øving 4

I C Q R. Øving 11. Institutt for fysikk, NTNU TFY4155/FY1003: Elektromagnetisme

Lab 1 Innføring i simuleringsprogrammet PSpice

Antall oppgavesider:t4 Antall vedleggsider: 1 KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET

y = Bx + C innsettes differensiallikningen for å bestemme B:

Fasit og sensorveiledning eksamen INF1411 våren Oppgave 1 Strøm, spenning, kapasitans og resistans (Vekt 20 %) A) B) Figur 1

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

Lab 3: AC og filtere - Del 1

Løsningsforslag til øving 2

Motstand, kondensator og spole

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

Transkript:

Ukeoppgaver INF 1410 til uke 18 (7-30 april) våren 009 Fra kapittel 10 i læreboka: Lett: 10.1, 10.3, 10. Middels: 10.9, 10.11, 10.53 Vanskelig: 10.13, 10.8, 10., 10.55 Fra kapittel 14 i læreboka: Lett: 14.1, 14., 14.17, 14.18 Middels: 14.10, 14.3, 14.47 Vanskelig: 14.1, 14.0, 14.35 10.1 a) Amplituden er 8.5. Når sinusbølgen har beveget seg fra null til maksimum har den gått igjennom en kvart periode. Dette tok Dt = 7.5 -.1 = 5.4 ms. Vi kan skrive at wdt = p og finner fra denne ligningen at w = 90.888087 i radianer per sekund [rad/s] eller 16667 grader/sekund. Faseforskyvningen er -.1ms som tilsvarer.1/5.4 = 38.9% av kvartperioden og vi finner f = -.1 5.4 p + p» 1.8p (Siden vi skulle ha resultatet innenfor [0,p] måtte vi legge til p ) I grader blir dette 1.8p = 360 1.8 p p f t t = 34.0 Fasitsvaret er = 8.5 sin 35 + 90.9 f t t b) Vi har identiteten sin( x ) = cos( x - 90 ). Sinusbølgen i a blir dermed = 8.5 cos 35 + 90.9 For å få minst mulig tall for fasen må vi holde oss innenfor ±180 og fasen blir derfor -15 etter å trukket fra 360 grader. Fasitsvaret er f t = 8.5 cos 90.9 t - 15 c) Her kan gå fra uttrykket i a ved å bruke følgende identitet: sin a ± b = sin(a)cos(b) ± cos(a)sin(b) Vi får da: C 3 = 8.5 cos b = 8.5 cos 1.8 p = 6.87664445 C 4 = 8.5 sin b = 8.5 sin 1.8 p = - 4.996174644 10.3 Her kan man benytte identiteten cos(a ± b) = cos(a)cos(b) -+ sin(a)sin(b) Legge merke til at pluss på venstre side gir minus på høyre side. Skriver vi opp funksjonen på formen f t = A B cos wt + A C sin wt der faseforskyvningene skal finnes fra B = cos b og C = sin b og vi vet at AB=- og AC=-30. B får vi C = cos b sin b b = atan 30 + p = 0.5404 + p = 3.68 = tan b = 3 5 og dermed gir den inverse til tangens-funksjonen oss beta: (Fordi vi ønsker å gi A en positiv verdi legger vi til p ). For å finne amplituden kan vi f.eks. ta utgangspunkt i AB=-30 og siden vi nå kjenner B finner vi A :

= 58.3095 For å finne amplituden kan vi f.eks. ta utgangspunkt i AB=-30 og siden vi nå kjenner B finner vi A : A= cos atan 30 = 57.0088 For g(t) får vi på lignende måte beta: atan(-15/55) = -0.66 dermed blir A: A = 55 cos atan - 15 55 b) For å finne faseforskjellen ser vi på forskjellen til de to beta'ene: p + atan 30 - atan - 15 55 - p 360 p = - 133.781148 D.v.s. f(t) kommer omtrent 134 grader før g(t) 10. Her bør du også ta en titt på appendiks 5 (A5) a) - 7 j b) 3 + j + 6.69 -.05 j = 9.69-1.05 j c) 14 cos 15 + 14 j sin 15 d) 1 e) - + j 18 10.9 a) Vi ser fra figuren under at v(t=0.4) = 0.8 V b) 0.7709 V c) 0.8141 V d) 0.8046 V 10.11 Denne oppgaven er lett å løse med LTspice, enkel med phasorer, men skal vi benytte oss av teknikkene tilhørende kapittelet har vi en liten jobb. Se oppgave 10.13 for en enklere løsningsmetode du kan prøve ut på denne oppgaven. Setter vi opp KVL for kretsen får vi V m cos wt = R i + 1 C i d t På samme måte som i oppgaveteksten har vi en generell løsning på formen i t = I 1 cos wt + I sin wt Setter vi dette inn får vi V m cos wt = R I 1 cos wt + I sin wt t t - I cos w - I 1 sin w t Samler vi opp cos(wt) og sin (wt) får vi: 0 = sin w I R + I t 1 - cos w V m - I 1 R + I For at ligningen skal holde for alle t må begge faktorene foran cos(wt) og sin (wt) være null: 0 = I 1 R - V m - I og 0 = I R + I 1 V og I = - m V - m sin wt Løser vi disse to ligningene finner vi I 1 = w C R V m i t Dette gir = w C R V m cos wt Nå setter vi inn verdiene for w, R og C for å gjøre det litt enklere i fortsettelsen: i t» 0.1 V m cos 5 t - 0.00067 V m sin 5 t

i t» 0.1 V m cos 5 t - 0.00067 V m sin 5 t For å finne fasen benytter vi identiten cos(a ± b) = cos(a)cos(b) -+ sin(a)sin(b) Vi har da cos b = 0.1 V m og sin b = - 0.00067 V m Ved hjelp av en invers tangens får vi til slutt fasen: b = arctan cos b sin b t Det vil si at i(t) kan skrives på formen A cos 0.4 + 5 = 0.006666567904 = 0.381966047-0.00067 V m + 0.1 V m Vi kan også se at bidraget for cosinus-leddet er mye kraftigere og vi får dermed A = 0.1 Vm = 0. = For å finne amplituden kan vi utnytte at A cos + A sin = A i t t Nå har vi funnet = 0. ma cos 0.4 + 5 C Forholdet mellom strøm og spenning i en kondensator er kjent: V C = 1 i d t Dermed finner vi Vc(t): 0. cos 5 t + 0.4 d t V C = 3 V C = 0.01333333333 sin 0.4 + 5 t mv Siden sin x = cos x - 90 får vi om vi ønsker svaret som en cosinus: V C = 13.33333333 cos 5 t - 89.6 µv 10.53 Vi har admittansen til en kondensator: Y C = Z 1 = jwc C Admittanser i parallell kan summeres opp Y = jwc 1 + jwc + jwc 3 Vinkelfrekvensen ved Hz er 4 p rad/s. Ved innsetting får vi for a) j88 ms b) j8.8s c) j880s d) j8.8gs 10.13 Her benytter vi kompleks impedans / phasorer, istedet for integro-differensial ligninger (se kap 10.4-10-6): Kildetransformasjon gir i s = v s 0 og motstandene i parallell blir 19.99333555 W Ny kildetransformasjon gir v s = 0.9996667777 W v s Vi ser at forskjellen blir liten så vi forenkler på enkleste måte og ser bort i fra motstanden på 60k. Frekvensen er w = 0 rad/s Impedansen i kretsen er da Z = + Z R = R + jwl = 5 + j(0*0.0) = 5 + j10 Kilden kan vi uttrykke som en phasor: V = Ð0 = Med KVL kan vi sette opp en enkel j ligning for kretsen: V = I L + I L Z R Insatt får vi: = I L 5 + 10 Løst m.h.p. strømmen får vi I L = 9-4 j 145 = 74.3 Ð-1.8 ma

Løst m.h.p. strømmen får vi I L = 9-4 j 145 = 74.3 Ð-1.8 ma Skriver vi opp strømmen som en cosinus tilsvarer dette 74.3 cos ( 0t - 1.8 ) Tips for de som bruker Matlab: Funksjonene angle() og abs() gir deg vinkelen og størrelsen på komplekse tall. Eksempelvis, skriver man inn "angle(1 + 1*j)*360//pi" får man svaret 45 og abs(1 + 1*j) gir svaret 1.414 10.8 Vi setter først opp KVL for de to meshene : 1: V s = I 1 R + j w L - I C R - I1 R : 0 = I C R + 1 j j 40 t + 30 hvor I C = 0 e Vi finner I 1 fra ligning : I 1 = I C R + w 1 C j R j R + w L - IC R Og setter inn i 1: V s = I C R + w 1 C j R Setter så inn verdiene i for w, R, L og C: V s = I C 1.6 + 0.7 V s = e j 30 + 40 t 3 + 14.0 j V s = e j 40 t + 30 34.93 e j 3.63 V s = 34.93 e j 3.63 + 30 + 40 t = 34.93 e Svaret på oppgaven blir da: V s = 34.93 e j 40 t + 30 + 3.63 j 40 t + 53.63 10. Vi kan begynne med å se bort i fra kondensatoren, spolen og motstanden nederst til høyre, da ingen av disse påvirker impedansen på måten de er koblet. Vinkelfrekvensen blir p 10 6 rad/s. Vi tar først for oss impedansen til de fem komponentene øverst til høyre: Z 5 = Z R1 ( + (Z C (Z R + Z C ))) Reglene for å parallellkople impedanser er de samme som for motstander. Vi får derfor: Z 5 = Z R1 - Z C Z C R - Z Z R + Z R1 - Z C Z C R - Z Z R som gir: Z 5 = 0.00039790515 + 19.94703803 i Vi ser at realdelen er meget liten og forenkler Z 5 til 0i

Vi ser at realdelen er meget liten og forenkler Z 5 til 0i Hele impedansen blir da: Z = jwc 1 + Z5 + jwl dvs. Z» 6. i eller Z» 6. j med engineering-notasjon. 10.55 Skal finne admittansen Yab med en avhengig kilde. Y AB = I AB V AB - V Z + A + V B + V L L Z = 0 C 0.5 V L + V L V Z + L C Z L 1ZL + 1 I AB finner vi fra V L og I AB = V L Setter så opp en ligning med KCL: 0.5 V L + V L Løser denne mhp Va-Vb = Vab V AB = Z C Vi kan her utnytte at vi kjenner verdiene på komponentene og derfor blir Z C = / V AB = V L + Z L + + 1 Finner så Y AB ved å dele I AB på V AB : Y AB = 1 1 ZL Vi ser at V L forsvant. Setter så inn verdien til = j (Dette kan man godt gjøre med en gang): Y AB = 1 - j Dette tilsvarer admittansene til en motstand på ohm og en spole på henry.