Pagina 1 di 2

Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 29 dic 2013, 0:29
da Samatarou
Supponendo di avere questo circuito:


L'interruttore è aperto per t<0 e si chiude in t=0. Devo calcolare la Vc(t) per t>0.
Ricordando le due equazioni caratteristiche:
\begin{cases} Vc(t)={1 \over C}\int_{0}^{t} ic(t)\, dt \\
ic(t)= {dV(t) \ \over dt }
\end{cases}
Essenzialmente è importante iniziare calcolando al condizione iniziale, ovvero Vc(0)=Vc(0^+)=Vc(0^-) per il principio di continuità.
Per calcolare questo valore preferirei applicare il principio nodale che mi sembra quello più opportuno (i suggerimenti per altri metodi sono ben accetti, ma il professore ci ha fatto spesso utilizzare questo, quindi vorrei esercitarmi di più su questo metodo). Quindi intanto identifico i nodi e ne pongo a ground uno di essi, considerando però la situazione a t<0 (Quando l'interruttore è aperto), cioè questa situazione:



E come tale scrivo il sistema associato, avendo messo il nodo 4 a terra ed essendo Vc compreso tra il nodo 6 e 4

\begin{cases} V_4=0 \\ V_c(0)=V_6 \\  V_5= 30 \\ 0=V_1({1 \over 50} + {1 \over 40}) -V_2({1 \over 50}) -V_6({1 \over 40}) \mbox{ }nodo 1\mbox{ } \\ 20=V_2({1 \over 50}) -V_1({1 \over 50}) \\ 20=V_3({1 \over 50}) \\ 0=V_6({1 \over 40} + {1 \over 60} -V_1({1 \over 40} -V_5({1 \over 60}) \end{cases}

Provando a risolvere il sistema però, il risultato non mi convince (visto che mi viene circa 70880 V per V_6 e dunque V_c(0) ). Ho impostato bene il sistema e quindi applicato bene l'analisi nodale? Se non sbaglio trovata la condizione iniziale devo iniziare ad impostarmi l'equazione differenziale, giusto? Attendo risposte e successivamente prosegue (Anche perché per ora sono bloccato con questo risultato!)

Re: Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 29 dic 2013, 0:41
da RenzoDF
Premesso che quel sistema di equazioni non è corretto, l'analisi nodale estesa a tutti quei nodi fantasma è completamente inutile; per risolvere quella rete basta un'unica semplicissima equazione, ovvero Ohm
I=(30-20)/210 e quindi VC=30-60I.

Re: Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 29 dic 2013, 0:44
da Samatarou
RenzoDF ha scritto:L'analisi nodale estesa poi a tutti quei nodi fantasma è completamente inutile; per risolvere quella rete basta un'unica equazione, ovvero Ohm.

Effettivamente a me sembrava piuttosto "complicato" da usare come metodo, però speravo di uscirne indenne e..invece no.
Mi dici di applicare l'equazione di Ohm, V=R*I ma non dovrei prima in qualche modo semplificare il circuito?

Re: Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 29 dic 2013, 0:57
da RenzoDF
Samatarou ha scritto:Mi dici di applicare l'equazione di Ohm, V=R*I ma non dovrei prima in qualche modo semplificare il circuito?

A quale scopo? ... perdere tempo? ... quando ti trovi ad avere un'unica maglia, come la tua, l'unica corrente circolante è data dal rapporto fra la somma algebrica delle tensioni dei GIT e la somma delle resistenze, che risultano ovviamente tutte in serie.

Re: Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 29 dic 2013, 0:59
da Samatarou
RenzoDF ha scritto:A quale scopo? ... perdere tempo?

Ah beh, probabilmente visto che volevo risolverlo con l'analisi nodale! Allora mi spieghi, ovviamente per favore, come applicare semplicemente la legge di Ohm per trovare V_0 ?

Re: Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 29 dic 2013, 1:02
da RenzoDF
Samatarou ha scritto:... mi spieghi, ovviamente per favore, come applicare semplicemente la legge di Ohm per trovare V_0 ?

Forse non te ne sei accorto, ma te l'ho spiegato numericamente in [2] e verbalmente in [4].

Re: Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 29 dic 2013, 1:11
da Samatarou
Si scusami, non avevo notato gli edit.
Allora non dovrebbe essere i={30 \over 200} e non 210, giusto?
Che fa i=0,05
giusto?

Re: Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 29 dic 2013, 2:11
da Samatarou
Procedo nella costruzione della mia equazione differenziale per trovare V_C(t).
Abbiamo che V_c(0)=27V, proseguiamo considerando ora il circuito in cui l'interruttore è chiuso



Perdonami l'infelice rappresentazione del verso delle correnti di maglia, ma sono riuscito ad arrangiarmi soltanto così!
i_c(t)=J2-J3

\begin{cases} 20=J1(50) \\ 0=J2(100+{1 \over CD}) \\ 30=J3(60) \end{cases}

Considerando che devo arrivare ad un'equazione differenziale in cui sfrutto la condizione i_c(t)= {dV(t) \ \over dt } è corretto procedere così? In caso contrario dove sbaglio e come dovrei procedere?

Re: Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 29 dic 2013, 14:55
da Samatarou
{30-20 \over 210}=0,047 posso approssimare a 0,05 A
V_c=27,15 V

sono una persona davvero distratta visto che avevo messo 50 ohm nella resistenza a destra...

Re: Circuito del primo ordine e Eq. Differenziale

MessaggioInviato: 30 dic 2013, 18:45
da Samatarou
Visto che gli ultimi post sembrano molto confusi (mi confondo pure io a leggerli) riassumo un po' ciò che abbiamo trovato, i progressi e faccio il punto della situazione. Quindi consideriamo questo post come punto di riferimento, anzi se possibile cancellate quelli precedenti.

V_c(0)=27,15 V
L'errore è stato (distrattamente) commesso da me, che ho scambiato una resistenza da 60 \Omega per una da 50 \Omega.

Considerando il circuito per t>0 ci si presenta questo schema:



Sopra avevo provato ad usare le maglie per costruirmi l'equazione differenziale, ma preferirei procedere per analisi nodale (Sempre, come già detto, che non ci sia un procedimento molto più semplice).



In cui V_C per t>0 è pari a V_3 avendo V_4=0
\begin{cases} V_4=0 \\ V_5= 30 \\ V_1=20 \\ 0=V_2({1 \over 50}+{1 \over 40}+{1 \over 60})-V_1({1 \over 50})-V_3({1 \over 40}) \\ 0=V_3({1 \over 40}+{1 \over 60} + CD)-V_2({1 \over 40})-V_5({1 \over 50}) \end{cases}

NB. Il professore ci fa usare l'operatore D, con il quale indichiamo da derivata della tensione nel tempo.

Fin qui procedo giusto?