V = VR + VC => V0 . ημωt = i . R + q / C => V0 . ημωt = R . dq/dt + q / C => dq/dt + q / R.C = V0/R . ημωt (1)
i = I0 . ημ(ωt + φ) , q = - Q . συν(ωt + φ) => i = dq/dt = Q.ω. ημ(ωt + φ)
(1) => Q.ω. ημ(ωt + φ) + [ - Q / R.C . συν(ωt + φ) ] = V0/R . ημωt => Q.ω. ημ(ωt + φ) - Q / R.C . συν(ωt + φ) = V0/R . ημωt =>
=> Q.ω. ( ημωt . συνφ + συνωt . ημφ ) - Q / R.C. ( συνωt . συνφ - ημωt . ημφ ) = V0/R . ημωt εξισώνουμε τους συντελεστές ως προς συνωt και ημωt :
συνωt : Q.ω. ημφ - Q / R.C. συνφ = 0 => ω. ημφ = 1 / R.C. συνφ => εφφ = 1 / ω.C.R = ZC / R
ημωt : Q.ω. συνφ + Q / R.C. ημφ = V0/R => Q.ω. R / Z + ( Q / R.C ) . (1/ωC) / Z = V0/R => Q.ω. R2 + Q.ω. (1/ωC)2 = V0 . Ζ => Q.ω.[ R2 + (1/ωC)2 ] = V0 . Ζ
=> Q.ω. Ζ2 = V0 . Ζ => Q.ω = V0 / Ζ = Ι0 μέγιστη τιμή ( πλάτος ) ρεύματος
από τις σχέσεις εφφ = ημφ / συνφ και ημ2 φ + συν2 φ = 1 έχουμε : εφ2 φ + 1 = 1 / συν2 φ (4) και 1/εφ2 φ + 1 = 1 / ημ2 φ (5)
η (4) => 1 / συν2 φ = ( 1 / ωRC )2 + 1 => συν2 φ = (ωRC)2 / [ 1 + (ωRC)2 ] => συν2 φ = R2 / [ (1/ωC)2 + R2 ] => συνφ = R / [ (1/ωC)2 + R2 ]½ => συνφ = R / Z
η (5) => 1 / ημ2 φ = ( ωRC )2 + 1 => ημφ = 1 / [ (ωRC)2 + 1 ]½ = (1/ωC) / [ (1/ωC)2 + R2 ]½ = ZC / Z => ημφ = ZC / Z
η τάση στα άκρα του λαμπτήρα είναι : VR = i . R = V0 . R / Z . ημ(ωt+φ) , το πλάτος της τάσης είναι : V0,R = Ι0 . R = V0 / Z . R = V0 . R / [ (1/ωC)2 + R2 ]½
αν η συχνότητα ω είναι πολύ μικρή ( χαμηλές συχνότητες ) ( ω ---> 0 ) τότε : V0,R ----> 0 διότι 1 / ωC ----> + οο και Ζ ----> 0
αν η συχνότητα ω είναι πάρα πολύ μεγάλη ( ω ---> + οο ) τότε : V0,R = V0 διότι 1 / ωC ----> 0 και Ζ ----> R
η συνάρτηση g(ω) = R / [ (1/ωC)2 + R2 ]1/2 είναι αύξουσα διότι g' (ω) > 0 , ω > 0
g' (ω) = R / (ω3. C2) . [ (1/ωC)2 + R2 ]-3/2 > 0
το πλάτος της τάσης στα άκρα του πυκνωτή είναι : V0,C = Ι0 . Ζc = V0 / Z . Ζc = V0 .(1 / ωC) / [ (1/ωC)2 + R2 ]½
αν η συχνότητα ω είναι πολύ μικρή ( ω --> 0 ) τότε : V0,C = V0
αν η συχνότητα ω είναι πολύ μεγάλη ( ω --> + οο ) έχουμε : ΖC = 1/ωC --> 0 και Ζ --> R οπότε : V0,C --> 0
θεωρούμε τη συνάρτηση : ψ(ω) = ZC / Z = (1 / ωC) . [ (1/ωC)2 + R2 ]1/2 => ψ(ω) = [ 1 + (ωCR)2 ]-1/2
η 1η παράγωγος : ψ'(ω) = -½ . [ 1 + (ωCR)2 ]-3/2 . { 1 + (ωCR)2 }' = = - ½ . [ 1 + (ωCR)2 ]-3/2 . 2.ω. (CR)2 = - [ 1 + (ωCR)2 ]-3/2 . ω. (CR)2
επειδή ω > 0 και η υπόριζος ποσότητα θετική => ψ'(ω) < 0 άρα ψ(ω) φθίνουσα