Chương 5: Phương pháp tích phân kinh điển. Sau khi học xong chương này, người học có thể hiểu được một số kiến thức cơ bản về: Phương pháp tích phân kinh điển, đáp ứng mạch RC và RL bậc nhất, đáp ứng ‘natural’ mạch RC, Đáp ứng mạch RLC bậc hai.
Trang 1Chương 5:Phương pháp tích phân kinh điển
➢ 5.1.Phương pháp tích phân kinh điển
➢ 1.Đáp ứng ‘natural’ mach RLC song song
➢ 2.Đáp ứng ‘step’ mach RLC song song
➢ 3.Đáp ứng ‘natural’ mach RLC nối tiếp
➢ 4.Đáp ứng ‘step’ mach RLC nối tiếp
Trang 25.1.phương pháp tích phân kinh điển
Chúng ta sẽ phân tích mạch LTI (tuyến tính bất biến) và nguồn
độc lậpQuan hệ giữa các giá trị tức thời của dòng điện và điện áp trên các phần tử ta đã xét ở các chương trước Mạch bao gồm các phần tử RLCM được mô tả bởi phương trình vi tích phân được thành lập dựa trên các định luật Kirchhoff và Ohm Để tiện việc giải hệ phương trình , người ta thường đưa về một phương trình
vi phân cấp n (m):
*Trong đó y(t)(hoặc x(t)) là nghiệm cần tìm, còn x(t)(hoặc y(t)) là hàm đã cho, các hằng số ak; bk biểu diễn các thông số của mạch
Trang 41.Nghiệm của phương trình vi phân hệ số hằng
*Từ ví dụ trên ta thấy rằng dòng điện i(t) hay điện áp e(t) trong mạch là nghiệm của phương trình vi phân tuyến tính hệ số hằng.Giả sử rằng vế phải của phương trình đã xác định do nguồn e(t) cho trước, ta ký hiệu là f(t) còn vế trái là nghiệm cần tìm (là điện
Trang 5a.Nghiệm của phương trình thuần nhất
Trang 6R
Trang 7Ví dụ về tìm thành phần quá độ
Phương trình đặc tính của mạch:
p2 +2αp + ω02 = 0
Có các nghiệm:
*Nếu α2 > ω02 (2 nghiệm thực đơn), thành phần quá độ sẽ là:
*Nếu α2 = ω02 ( nghiệm thực kép = -α), thành phần quá độ sẽ là:
uqđ (t)= (k1 + k2 t)e-αt
*Nếu α2 < ω02 (cặp nghiệm thực liên hiêp),thành phần quá độ là:
uqđ (t)= ke-αt cos(βt +Φ) ; với:
Trang 8b)Nghiệm của phương trình không thuần nhất
➢ Để tìm thành phần yxl ta dùng phương pháp hệ số không xác định Vấn đề là phải đoán trước dạng của nghiệm ph.trình (5.2)
➢ Ta xét ví dụ: Hãy xác định điện áp u(t) của mạch như hình.Nếu
➢ 1 i(t)=1 A; 2 i(t) = cosωt A; 3 i(t) = e-t cost A; C =1F; R =1/3 Ω
➢ 4 i(t) = e-2t A; C =1F; R =1/2 Ω
➢ Giải:
➢ Điện áp u(t) là nghiệm của phương trình vi phân:
➢ Cdu/dt + u/R = i(t)
➢ Bao gồm 2 thành phần: uqđ là nghiệm của phương trình vi phân thuần nhất và uxl là nghiệm của phương trình không
thuần nhất
i(t)
+u(t)-R
C
Trang 9b)Nghiệm của phương trình không thuần nhất
Thành phần quá độ không phụ thuộc vào kích thích:
uqđ (t) = ke-t/RC Thành phần cưỡng bức phụ thuộc vào nguồn kích thích nên cần
C(-Aωsinωt + Bωcosωt) + (Acosωt + Bsinωt)/R = cosωt Hay
(A + ωRCB)cosωt + (B - ωRCA)sinωt = Rcosωt
→A = R/[1+(ωRC)2] ; B = ωR2C/[1+(ωRC)2] Ta lại có:
Acosωt + Bsinωt = cos(ωt-φ) ; Với :
Trang 10Vậy thành phần xác lập sẽ có dạng:
*Từ hai trường hợp trên ta thấy để tính thành phần xác lập ta có thể tính theo phương pháp đã biết ở các chương khác (khi tính không để ý đến việc phân tích quá trình quá độ) và sẽ thu được kết quả nhanh chóng Với mạch có nguồn kích thích 1 chiều (tụ
hở mạch) thì điện áp u = R.1 V Với nguồn điều hòa , ở trạng thái xác lập ta dùng phương pháp biên độ phức Dẩn nạp tương
đương: Y = 1/R + jωC Vậy biên độ phức sẽ là:
Vậy: u(t) = uxl(t) + uqđ(t) = ke-t/RC + cos(ωt-φ)
Trang 113 i(t) = e-t cost A; C =1F; R =1/3 Ω
Nguồn kích thích có dạng suy giảm Ta đặt uxl = e-t(Acost + Bsint)
và thay vào phương trình mạch ta sẽ được:
A = 2/5; B = 1/5Vậy điện áp u(t) = uxl(t) + uqđ(t) = ke-1/RC + e-t(2/5cost + 1/5sint)
4 i(t) = e-2t A; C =1F; R =1/2 ΩChú ý trường hợp này thành phần quá độ có cùng hệ số suy giảm
giống nguồn kích thích Ta giả sử uxl = Ae-2t và thế vào phương
Trang 122.Điều kiện đầu
Nghiệm của phương trình vi phân cho đến giờ vẫn được viết dưới dạng tổng quát do các hằng số k1; k2; kn vẫn chưa được xác định Do nghiệm y(t) được xét trong khoảng [0 ∞) phải thỏa điều
kiện đầu tại t = 0 là: y(0); y’(0); y’’(0);…yn-1 (0)
*Do năng lượng điện từ trường là liên tục nên tại t = 0 ta có thể
viết:
uC (0-) = uC(0+) = uo
iL (0-) = iL(0+) = io
Ở đây t = 0- là giới hạn bên trái của thời điểm thay đổi năng lượng
t = 0+ là giới hạn bên phải của thời điểm thay đổi năng lượng
*Chú ý rằng các đại lượng khác không nhất thiết phải liên tục tại
t = 0, ví dụ điện áp trên cuộn dây hay dòng qua tụ có thể không liên tục ( có bước nhảy vọt) Từ nay khi nói điều kiện đầu thì hiểu
rằng đó là các giá trị ban đầu của điện áp trên tụ và dòng qua cuộn dây nó sẽ xác định điều kiện đầu của phương trình
Trang 13Ví dụ về điều kiện đầu
➢ *Ta trở lại ví dụ trước Hãy xác định điện áp u(t) của mạch như hình Giả thiết tại t =0 nguồn được nối vào mạch, còn t < 0 tụ không được nạp điện Ta xét trong 2 trường hợp:
➢ 1 i(t)=1 A; 2 i(t) = cosωt A
C
Trang 14Ví dụ về điều kiện đầu
C
Trang 15➢ Ở t > 0, dòng i(t) trong mạch là nghiệm của phương trình:
➢ Ri(t) +Ldi/dt = e(t)
➢ Thành phần quá độ là nghiệm của phương trình thuần nhất:
➢ iqđ (t)= ke-Rt/L = ke-10t
i(t)E
e(t) R
L 1H
10Ω
12
t=0
Trang 16Để tìm thành phần xác lập ta dùng phương pháp biên độ phức:
Z = 10 + j10 = 10√2ej45 Biên độ phức của nguồn kích thích: = 10ej45
Biên độ phức của thành phần xác lập:
= /Z = 10/450 /(10√2/450 ) =1/√2Thành phần xác lập của dòng điện:
ixl (t) = (1/√2)cos10tDòng điện i(t) trong mạch khi t > 0 là:
i(t) = iqđ (t) + ixl (t) = ke-10t + (1/√2)cos10tDựa vào điều kiện ban đầu: iL (0+) = iL (0-) = 0,5 A
iL (0+) = k + 1/√2 = 0,5
→ k = -0,207
Vậy : i(t) = (1/√2)cos10t – 0,207e-10t
Trang 17Ví dụ 5
➢ Xét mạch RLC như hình.Biết điều kiện đầu bằng 0: iL(0-) =
➢ uC(0-) = 0 Tại t = 0 kích thích lên mạch nguồn dòng i(t) = 1 A Hãy tìm iL(t); ic(t); u(t) khi t ≥ 0? Biết R2 = L/C
Trang 18Do i(t) = 1 A →di(t)/dt = 0 và thành phần xác lập của iL = 1
thuần nhất:
Phương trình đặc tính: p2 + (2R/L)p + 1/LC = 0Theo giả thiết R2 = L/C →∆’ = (R/L)2 - 1/LC = 0 Ta có nghiệm kép
p1 = p2 = - R/L Thành phần quá độ có dạng:
iLqđ (t) = (k1 + k2 t) e-(R/L)t
Dòng qua cuộn dây: iL (t) = 1 + (k1 + k2 t) e-(R/L)t
Theo điều kiện đầu: iL(0-) = iL(0+) = 0
uC(0-) = uC(0+) = 0 Ta lại có:
i(t) = iL(t) +iC (t) → i(0+) = iL(0+) +iC (0+) = 1
→iC (0+) = 1
Trang 19u(0+) = RiC (0+) + uC(0+) = iL(0+)R + L diL(0+)/dt
→ diL(0+)/dt = R/LCác hệ số k1; k2 được xác định từ 2 phương trình sau:
iL(0+) = (k1+k2 .0)e-0 +1 = 0
diL(0+)/dt = -(R/L)(k1+ k2.0)e0 + k2 e-0 = R/L
→ k1 = -1; k2 = 0Vậy dòng qua cuộn dây:
iL = 1 – e-Rt/L ; t ≥ 0Dòng qua tụ:
iC = i(t) – iL = e-Rt/L ; t > 0
Điện áp u(t):
u(t) = LdiL/dt + RiL = R; t > 0
Trang 20•Ta có được phương trình vi phân bậc nhất
•Giải phương trình vi phân để tìm đáp ứng
Trang 21t = 0
-Với t < 0 khóa điện ở trạng thái đóng
(trong thời gian dài).
•Điện áp 2 đầu tụ tại t = 0- ?
•Năng lượng trử trong tụ tại t = 0- ?
+v-
Trang 22t = 0
Với t < 0 khóa điện ở trạng thái đóng
(trong thời gian dài).
•Điện áp 2 đầu tụ tại t = 0+ ?
•Năng lượng trử trong tụ tại t = 0+ ?
•Dòng chạy qua tụ tại t = 0+ ?
+v-
Trang 23t = 0
1.Đáp ứng ‘Natural’ Mạch RC: Điều kiện cuối t → ∞
Với t → ∞ khóa điện ở trạng thái mở
(trong thời gian dài).
•Điện áp 2 đầu tụ tại t → ∞?
•Dòng chạy qua tụ tại t → ∞?
•Năng lượng trử trong tụ tại t → ∞?
•Năng lượng đã đi đâu?
+v-
Trang 251.Đáp ứng ‘Natural’ Mạch RC
Trang 26t = 0
1.Đáp ứng ‘Natural’ Mạch RC: Tóm tắt
Với t > 0.
+v-
Trang 27Đáp ứng ‘natural’: đáp ứng của mạch không có nguồn kích thích bên ngoài
Điện áp giảm theo thời gian được đo bằng thời hằng
Trang 28t = 0
1.Đáp ứng ‘Natural’ Mạch RC: Năng lượng
Với t ≥ 0.
Năng lượng trử trong tụ:
Năng lượng tổn hao bởi điện trở:
Năng lượng trử trong tụ ban đầu?
Năng lượng trử trong tụ tại t → ∞?
+v-
Trang 29vC-
+
v0-
i0
t = 0
Trang 30➢ a) Ta có : vC (0+ ) = vC (0- ) = 100 V; Điện trở tương đương của mạch nhìn từ 2 đầu tụ là 80 kΩ Hằng số thời gian:
➢ (0,5 x 10-6 )(80 x 103 ) = 40 ms Vậy: vC (t) = 100e-25t (V), t ≥ 0
➢ b) v0 được tính theo vC từ mạch phân áp: v0 (t) = 48 vC (t)/80
➢ v0 (t) = 60e-25t (V), t > 0 ; Biểu thức v0 (t) có giá trị với t > 0 vì
➢ v0 (0- ) = 0
➢ c) i0 (t) được tính từ đ.l.Ohm: i0 (t) = v0 (t)/(60x103 ) = e-25t , t > 0
➢ d) Công suất tổn hao bởi 60 kΩ: P(t) = i02x60x103 =60e-50t (mW)
➢ Năng lượng tổn hao:
100 V
10 kΩ 32 kΩ
240 kΩ 60 kΩ0,5µF
+
vC-
+
v0-
i0
t = 0
Trang 31Ví dụ về đáp ứng ‘Natural’ mạch RC
➢ Điện áp ban đầu (t = 0- ) của tụ C1 và C2 có giá trị như hình vẽ Khóa điện đóng tại t = 0
➢ a) Tính: v1 (t); v2 (t); v(t) với t ≥ 0; và i(t) với t > 0
➢ b)Tính năng lượng trử tổng cộng ban đầu của tụ C1 và C2 ?
➢ c)Tính năng lượng trử tổng cộng trong các tụ khi t → ∞?
➢ d) Chứng tỏ năng lượng cung cấp cho điện trở 250 kΩ thì bằng với sự sai biệt kết quả câu b và c
4V + + 24V
-+
v1(t) - +
v2(t) -
+ v(t) -
C1(5µF)
C2(20µF)
250 kΩ i(t)
t = 0
Trang 32v2(t) -
+ v(t) -
➢ a)Ta thay 2 tụ nối tiếp C1; C2 bằng tụ tương đương như hình Điện áp v(t) có giá trị ban đầu v(0+) = v(0- ) = 20 V.Hằng số thời gian của mạch: (4)(250)x10-3 =1s Vậy: v(t) = 20e-t (V); t ≥ 0 Dòng điện i(t) sẽ là: i(t) = v(t)/250000 = 80e-t (µA); t > 0
➢ Biết i(t) ta tính v1(t); v2(t) như sau:
4 µF
i(t)250kΩ
t = 0
+v(t)-Mạch tương đương
Trang 33➢ b) Năng lượng trử ban đầu trong tụ C1 :
Trang 34Ví dụ về đáp ứng ‘Natural’ mạch RC
➢ (A.P.7.3).Khóa ở vị trí đóng trong thời gian dài, tại t = 0 khóa
mở ra.Tính:
➢ a) v(t) với t ≥ 0
➢ b) Năng lượng trử ban đầu của tụ
➢ c) Thời gian để năng lượng trong tụ tổn hao mất 75% năng lượng ban đầu
20 kΩ
Trang 37t = 0 t = 0
I0
+v-
i
-Với t < 0, các khóa điện không thay đổi vị trí trong thời gian dài.
Trang 38t = 0 t = 0
I0
+v-
i
Với t < 0, các khóa điện không thay đổi vị trí trong thời gian dài.
Trang 39t = 0 t = 0
I0
+v-
i
2.Đáp ứng ‘Natural’ mạch RL: Điều kiện cuối t → ∞
Với t → ∞ , các khóa điện không thay đổi vị trí trong thời gian dài.
Dòng điện chạy qua cuộn dây tại t → ∞ ?
Điện áp 2 đầu cuộn dây tại t → ∞ ?
Năng lượng trử trong cuộn dây tại t → ∞ ?
Năng lượng đã đi đâu?
Trang 40t = 0 t = 0
I0
+v-
i
2.Đáp ứng ‘Natural’ mạch RL: phương trình vi phân
Tính i(t) Ta có: t < 0; i(t) = I0 Với t > 0:
v(t) + Ri(t) = 0
Trang 412.Đáp ứng ‘Natural’ mạch RL: phương trình vi phân
Trang 42t = 0 t = 0
I0
+v-
i2.Đáp ứng ‘Natural’ mạch RL: Tóm tắt
Với t > 0:
Trang 43t = 0 t = 0
I0
+v-
i2.Đáp ứng ‘Natural’ mạch RL: năng lượng
Với t ≥ 0:
Năng lượng trử trong cuộn dây:
Năng lượng tổn hao bởi điện trở:
Năng lượng trử trong cuộn dây ban đầu?
Năng lượng trử trong cuộn dây tại t → ∞?
Trang 442 Ω
Trang 45➢ a) Ta có: iL (0+ ) = iL (0- ) = 20A Điện trở tương đương của
mạch nhìn từ 2 đầu cuộn dây: Rtđ = 2 + (10//40) = 10 Ω
➢ Thời hằng : L/Rtđ = 2/10 = 0,2s Vậy i(t) = 20e-5t (A); t ≥ 0
➢ b) i0 (t)= - (10 iL )/(10 + 40) = -4e-5t (A); t > 0 Chú ý biểu thức
2 Ω
Trang 46➢ Năng lương trử ban đầu trong cuộn dây 2H:
2 Ω
Trang 47Ví dụ về đáp ứng ‘Natural’ mạch RL
➢ Dòng điện ban đầu t = (0- ) trong các cuộn dây L1 , L2 lần lượt
là 8A, 4A Khóa điện mở ra tại t = 0 Tính:
➢ a) i1 ; i2 ; i3 với t ≥ 0
➢ b) Năng lượng trử ban đầu trong các cuộn dây
➢ c) Năng lượng trử trong các cuộn dây tại t → ∞
➢ D) Chứng tỏ rằng năng lượng tổn hao bởi các điện trở trong mạch bằng với sự sai biệt kết quả (b) và (c)
Trang 48- Mach tương đương
12A4H
i8Ω
+v(t)-
a) Hai cuộn dây mắc song song ta có mạch tương đương như
hình ( t ≥ 0) ; điện trở tương đương bằng 8 Ω ; dòng điện ban đầu i(0+) = i(0-) = 12A; thời hằng = 4/8 = 0,5s Vậy i(t) = 12e-2t (A), t ≥ 0 ; v(t) = 8 x 12e-2t = 96e-2t (V), t > 0 (Do v(0- ) = 0 nên biểu thức v(t) chỉ có giá trị với t > 0)
Trang 49➢ Biểu thức i3 chỉ có giá trị với t > 0
➢ b) Năng lượng trử ban đầu trong 2 cuộn dây:
➢ w = (5)(8)2 /2 + (20)(4)2 /2 = 320 J
➢ c) Khi t → ∞, i1 → 1,6 A; i2 → -1,6 A Năng lượng trử trong 2 cuộn dây lúc đó là: w = (5)(1,6)2 /2 + (20)(-1,6)2 /2 = 32 J
➢ d) Năng lượng tổn hao bởi các điện trở trong mạch:
➢ Ta nhận thấy kết quả này chính là sự sai biệt giữa năng lượng trử ban đầu và năng lượng tại t → ∞ của 2 cuộn dây :
➢ 288 = (320 - 32)
Trang 50Ví dụ về đáp ứng ‘Natural’ mạch RL
➢ (A.P.7.1).Khóa điện ở vị trí đóng trong thời gian dài.Tại t = 0 khóa mở ra.Tính:
➢ a) Dòng điện i(t) với t ≥ 0
➢ b) Năng lượng trử ban đầu trong cuộn dây
➢ c) Năng lượng tổn hao trên điện trở 2Ω sau khi khóa mở được
5 ms bằng bao nhiêu phần trăm năng lượng trử ban đầu của cuộn dây?
➢ Trả lời: a) -12,5e-250t (A); b) 625 mJ; c) 91,8%
Trang 52t = 0
100 Ω 200 Ω
3 Ω
9 Ω4,5 Ω
Trang 53Vs V0
i(t )+
v(t )-
R
-Với t < 0, các khóa điện không thay đổi trong thời gian dài.
*Điện áp 2 đầu tụ tại t = 0- ?
*Năng lượng trử trong tụ tại t = 0- ?
Trang 54Vs V0
i(t )+
v(t )-
R
Với t < 0, các khóa điện không thay đổi trong thời gian dài.
*Dòng chạy qua tụ tại t = 0+ ?
*Điện áp 2 đầu tụ tại t = 0+ ?
*Năng lượng trử trong tụ tại t = 0+ ?
Trang 55Vs V0
i(t )+
v(t )-
R
3.Đáp ứng ‘step’ mạch RC: Điều kiện cuối t → ∞
Với t → ∞, các khóa điện không thay đổi trong thời gian dài.
*Dòng chạy qua tụ tại t → ∞?
*Điện áp 2 đầu tụ tại t → ∞?
*Năng lượng trử trong tụ tại t → ∞?
Trang 56Vs V0
i(t )+
v(t )-
R
3.Đáp ứng ‘step’ mạch RC: Phương trình vi phân
Tính v(t) Với t ≤ 0; v(t) = V0 Với t > 0; ta có:
Vs - v(t) = Ri(t)
Trang 573.Đáp ứng ‘step’ mạch RC: Phương trình vi phân
Trang 58Vs V0
i(t )+
v(t )-
R
3.Đáp ứng ‘step’ mạch RC: Phương trình vi phân
Tính v(t) Với t ≤ 0; v(t) = V0 Với t > 0; ta có:
Trang 59*Thành phần tự do thay đổi theo thời gian và
cũng được gọi là thành phần quá độ.
Trang 60Đáp ứng ‘Step’ mạch RC : Đồ thị
Vs
V0 V(t)
Time (s)1
Forced Natural Total
Trang 6160kΩ
8kΩ 40kΩ
160kΩ
Trang 62➢ a) Ta có: v0 (0+ ) = v0 (0- ) = 40(60/80) = 30 V Để tính v0 (t) với t ≥ 0 ta tìm mạch tương đương tại 2 đầu của tụ khi hở mạch vTh = (- 75 V) x 160/(40 + 160) = - 60V
20kΩ60kΩ
8kΩ 40kΩ
-40kΩ1,5mA
Trang 634.Đáp ứng ‘Step’ mạch RL: Điều kiện đầu t = 0
+V -
Với t < 0 , các khóa điện không thay đổi vị trí trong thời gian dài.
• Điện áp tại 2 đầu cuộn dây tại t = 0- ?
Trang 644.Đáp ứng ‘Step’ mạch RL: Điều kiện đầu t = 0+
+V -
Với t < 0 , các khóa điện không thay đổi vị trí trong thời gian dài.
• Điện áp tại 2 đầu cuộn dây tại t = 0+ ?
Trang 65Đáp ứng ‘Step’ mạch RL: Điều kiện cuối t →∞
+V -
Với t → ∞ , các khóa điện không thay đổi vị trí
trong thời gian dài.
• Dòng điện chạy qua cuộn dây tại t → ∞ ?
• Điện áp tại 2 đầu cuộn dây tại t → ∞ ?
• Năng lượng trử trong cuộn dây tại t → ∞ ?
Trang 664.Đáp ứng ‘Step’ mạch RL: Phương trình vi phân
+V -
Tính i(t) Với t ≤ 0; i(t) = I0 Với t > 0 ta có:
Vs - Ri(t) = v(t)
Trang 674.Đáp ứng ‘Step’ mạch RL: Phương trình vi phân
Trang 684.Đáp ứng ‘Step’ mạch RL:Tóm tắt
Trang 69200 mHi
+v-
2 Ω
10 Ω
Trang 70➢ a).Ta có : i(0+ ) = i(0- ) = - 8 A Khi khóa ở vị trí b, i có giá trị sau cùng là 24/2 = 12 A Hằng số thời gian: 200x10-3 /2 = 100 ms Vậy: i(t) = 12 + (- 8 -12)e-t/0,1 = 12 – 20e-10t (A), t ≥ 0
➢ b) Điện áp 2 đầu cuộn dây: v = L di/dt = 0,2(200e-10t )
➢ = 40e-10t (V), t > 0 Điện áp ban đầu cuộn dây: v(0+) = 40 V
➢ c) Thời gian để điện áp cuộn dây bằng 24 V sau khi khóa ở vị trí b: 24 = 40e-10t → t = 51,08 ms
8A
24 V
t = 0
ab
200 mHi
+v-
2 Ω
10 Ω
Trang 71200 mHi
+v-
2 Ω
10 Ω
Trang 725.Nghiệm tổng quát đáp ứng mạch RC và RL
Nghiệm tổng quát đáp ứng (điện áp, dòng điện) có dạng:
Gồm các bước sau:
1.Ghép các cuộn dây (tụ điện) trong mạch thành 1 cuộn dây (tụ
điện ) tương đương
2.Phân tích mạch DC để tìm dòng điện (điện áp) chạy qua cuộn
dây(2 đầu tụ điên) tại t = 0- 3.Phân tích mạch DC để tìm giá trị ban đầu của biến mà ta quan
tâm tại t= 0+
4 Phân tích mạch DC để tìm giá trị xác lập của biến mà ta quan
tâm tại t → ∞5.Tìm điện trở tương đương của mạch nhìn từ cuộn dây (tụ điện)
6.Tính thời hằng7.Áp dụng công thức tổng quát ở trên
Trang 74300 µA Vậy: i(t) = 0 + (300 – 0)e-5t = 300e-5t (µA), t > 0
➢ c) thời gian khóa ở vị trí b để điện áp 2 đầu tụ bằng 0:
+
vC -
60Ωa
Trang 7520 kΩ 30 kΩ
Trang 76➢ a) Do điện áp ban đầu tụ bằng 0, nên i(0+) = (7,5 x 20)/(20+30)
= 3 mA Dòng i có giá trị sau cùng bằng 0 vì tụ hở mạch đối
với tín hiệu DC Thời hằng: (20+30)x103 x (0,1)x10-6 = 5 ms
➢ Vậy i(t) = 0 + (3 – 0) e-1000t/5 = 3e-200t (mA), t > 0
➢ b) v(t) bằng điện áp 2 đầu tụ vC cộng với điện áp 2 đầu điện trở
30 kΩ
➢ Ta có: vC (0+ ) = vC (0- ) = 0 Giá trị sau cùng của vC = (7,5)(20)
= 150 V Vậy: vC (t) = 150 + (0 – 150)e-200t = 150 -150e-200t (V) ,t ≥ 0 Nên: v(t) = 150 – 150e-200t + (30)(3)e-200t
20 kΩ 30 kΩ