¿Por qué exactamente un circuito RLC alimentado por DC oscila?

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Primero disculpa si la pregunta es estúpida ... Estoy aprendiendo.

Estoy intentando visualizar aquí, sin ecuaciones, lo que sucede con un circuito RLC que lo hace oscilar.

Considere un circuito RLC, un interruptor y una batería de 12V. Tanto L como C se descargan inicialmente.

Bien, veo que la función de la resistencia es amortiguar las oscilaciones, por lo tanto, consideremos que R = 0 y L y C son ideales.

En t = 0 cierro el interruptor.

La corriente comienza a fluir a través de la resistencia y llega al inductor.

En este momento, el inductor es un circuito abierto y el condensador es un cortocircuito.

La corriente intenta alcanzar el condensador, pero el inductor lo está impidiendo. El campo magnético se está construyendo en el inductor. La corriente está aumentando y su voltaje está disminuyendo.

La corriente finalmente llega al capacitor. Comienza a cargar. Su voltaje comienza a subir. El condensador está construyendo el campo eléctrico.

En este punto, el campo magnético está aumentando en el inductor y el campo eléctrico está aumentando en el condensador.

Entiendo que las oscilaciones ocurren porque la energía se transfiere del capacitor al inductor y viceversa. Pero si tanto el campo magnético como el eléctrico están aumentando, ¿cómo puede ocurrir esta oscilación?

Esperaba ver a uno subiendo y uno cayendo y viceversa, pero ambos están subiendo cuando comienza el circuito.

Si todas mis explicaciones están equivocadas, olvídate de ellas y explica lo que realmente está sucediendo en términos de corriente, voltajes y campos para hacer que todo oscile.

Gracias.

    
pregunta SpaceDog

2 respuestas

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Consideremos que R = 0 y L y C son ideales.

Solo piense en un volante grande conducido a través de una cuerda elástica por un motor. El condensador es el volante y la cuerda elástica es el inductor. El equivalente de CC que se aplica a su circuito de la serie LC es que el motor funcione a velocidad constante. El par del motor es actual.

Al principio, el volante apenas se mueve aunque el motor haya girado varias veces la cuerda elástica, pero al poco tiempo se ve que el volante comienza a girar pero su velocidad de rotación es mucho más lenta que la del motor. A medida que pasa el tiempo, la cuerda gana más giros y transmite un par de torsión más grande al volante hasta que estén listos. El volante está girando exactamente a la misma velocidad que el motor.

Pero todavía hay energía almacenada en la cuerda elástica y esto continúa ejerciendo más par en el volante. Ahora el volante está girando más rápido que el motor impulsor y también la cuerda elástica está comenzando a perder algunos de sus giros.

Después de un tiempo, la cuerda elástica se ha quedado sin energía: no se dan más vueltas y el volante gira a exactamente el doble de la velocidad del motor. La cuerda elástica ahora comienza a enrollarse hacia atrás: el volante está girando más rápido que el motor y esto comienza a girar en sentido contrario. Esto crea un par de torsión que también comienza a decelerar el volante y, una vez más, se produce una situación en la que tanto la velocidad del motor como la del volante son idénticas, pero la energía en la cuerda elástica está reduciendo la velocidad del volante hasta después de un tiempo. visto para detenerlo por completo. En este punto, la cuerda elástica se ha librado completamente de su energía / giros y el volante no tiene energía debido a que está momentáneamente estacionario.

Entonces, debido a que el motor aún está girando, el proceso comienza de nuevo.

    
respondido por el Andy aka
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CORTO&Respuestadecircuitoabierto

Enestecaso,unafuentedealimentaciónde5Vccaccionauncircuitode"tanque" paralelo RLC serie R y.

  • en t = 0 el interruptor se cierra con las condiciones iniciales todo 0. Desde arriba, ubique los números y, de izquierda a derecha, los gráficos superiores son todos V para Voltaje para cada derivación L C R.

Debajo de eso hay Corriente y Potencia para cada uno. Tenga en cuenta que la corriente es sinusodial o está menos protegida debido a la impedancia de L & C es mucho menor que R = 10 a la frecuencia de resonancia 158 milihertz \ $ f = \ dfrac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $

¿Por qué oscila?

Sin embargo, aún en t = 0 L está abierto cct y C = cortocircuito.

ver el número (1) en la foto

(1) (4) Tanto la tapa como el inductor comienzan con 0V (porque C es un cortocircuito) TODOS también terminan hacia 0V a medida que el timbre decae porque L es 0 Ohms en DC.

(2) La corriente del inductor comienza como un circuito abierto I = 0, pero termina a 500 mA debido a la serie V / R = 5/10

(3) la corriente de cortocircuito de la tapa está limitada por la serie R = 10 y, por lo tanto, 5V / 10 = 500 mA límite máximo (499.82 mA real indicado)

La corriente del inductor ahora se retrasa 90 grados desde el aumento en el voltaje del inductor, mientras que la corriente del condensador conduce el voltaje en 90 grados, lo que hace que la corriente LC esté desfasada 180 grados a medida que circula entre el L & C.

En la siguiente foto debajo, el tiempo se comprime a 20 segundos / división y se abre el interruptor.

La descomposición es mucho más lenta debido a una Resistencia paralela más alta, R = 100, que controla la velocidad a la que se disipa la energía almacenada.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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