1η περίπτωση
το πηνίο έχει μηδενική ωμική αντίσταση
i = dq/dt ---> di/dt = d2q/d2t
VΚΜ = V0 . ημωt = L . di/dt + q/C => V0 . ημωt = L . d2q/d2t + q/C (1)
q = Q . ημ(ωt + φ) => dq/dt = ω.Q . συν(ωt + φ) => d2q/d2t = - ω2 .Q . ημ(ωt + φ)
(1) => V0 . ημωt = - ω2 .L .Q . ημ(ωt + φ) + Q/C . ημ(ωt + φ) =>
=> V0 . ημωt = ω.Q. ( 1/ωC - ω.L ). ημ(ωt + φ)
=> V0 . ημωt = ω.Q. ( 1/ωC - ω.L ). ( ημωt . συνφ + συνωt . ημφ )
εξισώνουμε τα συνωt : 0 = ω.Q. ( 1/ωC - ω.L ). ημφ => ημφ = 0 άρα συνφ = 1
εξισώνουμε τα ημωt : V0 = ω.Q. ( 1/ωC - ω.L ). συνφ => V0 = ω.Q. ( 1/ωC - ω.L ) =>
=> Q = V0 / ω.( 1/ωC - ω.L ) τότε q = Q . ημ(ωt + φ) => V0 / ω.( 1/ωC - ω.L ) . ημωt = q(t) το φορτίο του πυκνωτή συναρτήσει του χρόνου
Ζ = 1/ωC - ω.L : εμπέδηση κυκλώματος
το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα : i = dq/dt = ω.Q . συν(ωt + φ) =>
=> i(t) = V0 / ( 1/ωC - ω.L ) . συνωt = V0 / (ω.L - 1/ωC ) . ημ(π/2 - ωt)
υπάρχει περίπτωση 1/ωC - ω.L ® 0 => ω2 .L. C ® 1 => ω ® 1 / (L. C)½ = ω0 ιδιοσυχνότητα του κυκλώματος τότε το φορτίο στον πυκνωτή γίνεται άπειρο όπως και το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο
................................................................................................................................................................
2η περίπτωση
το πηνίο έχει ωμική αντίσταση R
i = dq/dt i = I . ημ(ωt + φ) ® q = - I/ω . συν(ωt + φ) ® di/dt = I.ω . συν(ωt + φ)
VΚΜ = V0 . ημωt = L . di/dt + q/C + i . R =>
=> V0 . ημωt = L . I.ω . συν(ωt + φ) - I/ωC . συν(ωt + φ) + I . ημ(ωt + φ) . R =>
=> V0 . ημωt = I. ( ωL - 1/ωC ) . συν(ωt + φ) + I .R. ημ(ωt + φ)
=> V0 . ημωt = I. ( ωL - 1/ωC ) . ( συνωt . συνφ - ημωt . ημφ ) + I .R.( ημωt . συνφ + συνωt . ημφ )
εξισώνουμε τα συνωt : I. ( ωL - 1/ωC ) . συνφ + I .R. ημφ = 0 => εφφ = - ( ωL - 1/ωC ) / R ,
ημφ = - ( ωL - 1/ωC ) / Ζ , συνφ = R / Ζ , Ζ2 = ( ωL - 1/ωC )2 + R 2
εξισώνουμε τα ημωt : V0 = - I. ( ωL - 1/ωC ) . ημφ + I .R . συνφ =>
=> V0 = I. ( ωL - 1/ωC ) . ( ωL - 1/ωC ) / Ζ + I .R .R / Ζ =>
=> V0 = I. ( ωL - 1/ωC )2 / Ζ + I .R2 / Ζ => V0 = I. Ζ2 / Ζ => V0 = I. Ζ => I = V0 / Ζ μέγιστη ένταση ρεύματος i(t) = I . ημ(ωt + φ) = V0 / Ζ . ημ(ωt + φ)
το φορτίο του πυκνωτή : q = - I/ω . συν(ωt + φ) => q = - (V0 / Ζ.ω) . συν(ωt + φ)
VC = q / C = - ( V0 / ω.Ζ ) / C . συν(ωt + φ) = - ( V0 / ω.C. Ζ ) . συν(ωt + φ) η τάση στα άκρα του πυκνωτή
VL = L . di/dt = L . I . ω . συν(ωt + φ) = V0 .(ωL / Ζ) . συν(ωt + φ) η τάση αυτεπαγωγής του πηνίου
VR = i . R = V0 . (R / Ζ) . ημ(ωt + φ) η πτώση τάσης στην ωμική αντίσταση του πηνίου
Vπηνίου = VL + VR = V0 .(ωL / Ζ) . συν(ωt + φ) + V0 . (R / Ζ) . ημ(ωt + φ) =>
=> Vπηνίου = V0,πην . ημ(ωt + φ + θ) = V0,πην .[ ημ(ωt + φ) . συνθ + συν(ωt + φ) . ημθ) ] =>
V0 .(ωL / Ζ) = V0,πην . ημθ
V0 . (R / Ζ) = V0,πην . συνθ => εφθ = ωL / R
ημθ = ωL / [ (ωL)2 + R2 ] 1/2 συνθ = R / [ (ωL)2 + R2 ] 1/2
και V2 0,πην = V20 .(ωL / Ζ)2 + V20 . (R / Ζ)2 => V2 0,πην = V20 . [ (ωL)2 + R2 ] / Ζ2
υπάρχει περίπτωση 1/ωC - ω.L ® 0 => ω2 .L. C ® 1 => ω ---> 1 / (L . C)½ = ω0 : ιδιοσυχνότητα του κυκλώματος τότε Ζ2 = ( ωL - 1/ωC )2 + R 2 ® R 2
η μέγιστη τιμή του φορτίου στον πυκνωτή Q = V0 / ω.C. Ζ ® V0 / ω.C. R όπως και το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο I = V0 .(ωL / Ζ) => V0 .(ωL / R) = Ι0 τότε έχουμε συντονισμό το πλάτος του ρεύματος γίνεται μέγιστο
για συχνότητες ω < ω0 έχουμε Ι < Ι0 και για ω > ω0 έχουμε Ι < Ι0