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Circuito nel dominio del tempo

Circuiti, campi elettromagnetici e teoria delle linee di trasmissione e distribuzione dell’energia elettrica

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[11] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 4 ott 2012, 12:17

Direi che dormo troppo poco da qualche settimana... e lo faccio mentre studio :(

\[\frac{{{v_{g2}}\left( t \right) - {v_C}\left( t \right)}}{{{R_2}}} = {i_C}\left( t \right) + {i_L}\left( t \right) + \frac{{{v_C}\left( t \right)}}{{{R_1}}} + {g_m}{v_C}\left( t \right)\]
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[12] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 4 ott 2012, 13:22

cicciospi ha scritto:Direi che dormo troppo poco da qualche settimana... e lo faccio mentre studio :(

\[\frac{{{v_{g2}}\left( t \right) - {v_C}\left( t \right)}}{{{R_2}}} = {i_C}\left( t \right) + {i_L}\left( t \right) + \frac{{{v_C}\left( t \right)}}{{{R_1}}} + {g_m}{v_C}\left( t \right)\]

:ok:

... ora non ti resta che rivedere i tuoi sviluppi successivi a quella relazione e ripostarli.
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[13] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentejordan20 » 5 ott 2012, 14:18

Peccato che questi esercizi restino sempre gli eterni incompiuti... :(
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[14] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 6 ott 2012, 11:14

jordan20 ha scritto:Peccato che questi esercizi restino sempre gli eterni incompiuti...

Quest'esercizio non resterà fra gli eterni incompiuti, mi serve soltanto un po' di tempo per scriverlo...

P.S. sono stato fuori città per lavoro, quindi non ho potuto aggiornare niente...
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[15] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentejordan20 » 6 ott 2012, 11:58

Ok aspettiamo :ok:
p.s. non voleva essere una critica nei tuoi confronti Foto Utentecicciospi, è il fatto che frequentemente molti utenti che chiedono aiuto non completino gli esercizi, non consentendo, indirettamente ad altri visitatori (magari con le stesse problematiche) di poter leggere e capire un quesito interamente risolto.
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[16] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 6 ott 2012, 12:04

tranquillissimo :ok: lo sto scrivendo, sono passati circa 45 minuti da quando ho iniziato ed ancora non ho finito, era meglio uno "scannamento" dei fogli che ho scritto :mrgreen: ma non mi pare il caso :D
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[17] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentejordan20 » 6 ott 2012, 12:07

cicciospi ha scritto:era meglio uno "scannamento" dei fogli che ho scritto

no che qua "ni scannano" per una cosa del genere ehehehe :mrgreen:
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[18] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 6 ott 2012, 19:51

finisco di scrivere il tutto, clicco su anteprima e mi spunta:

ElectroYou si sta aggiornando...
Stiamo aggiornando il software del sito. Torneremo online tra qualche minuto.

Per informazioni, contattare il webmaster

se tornando indietro, non trovavo di nuovo tutto quello che ho scritto in circa 75 minuti, cominciamo a best.... in tutte le lingue del mondo, anche quelle che non conosco :twisted:


INIZIO



\[\begin{array}{l}
{R_1} = {R_2} = 3\Omega ;\hspace{1cm}
C = \frac{1}{3}F ;\hspace{1cm}
L = \frac{3}{2}H ;\hspace{1cm}
{g_m} = \frac{1}{3}S \\\\
{v_{g1}}\left( t \right) = u\left( { - t} \right)V ;\hspace{1cm}
{v_{g2}}\left( t \right) = u\left( t \right)V
\end{array}\]


t<0


\[\begin{array}{l}
{v_C}\left( {{0^ - }} \right) = {V_{g1}} = 1V\\
{i_L}\left( {{0^ - }} \right) = \frac{{{V_{g1}}}}{{{R_2}}} = \frac{1}{3} = 0.33V
\end{array}\]


t>0


\[{v_{R1}}\left( t \right) = {v_C}\left( t \right)\]

\[\frac{{{v_{g2}}\left( t \right) - {v_C}\left( t \right)}}{{{R_2}}} = {i_C}\left( t \right) + {i_L}\left( t \right) + \frac{{{v_C}\left( t \right)}}{{{R_1}}} + {g_m}{v_C}\left( t \right)\]

\[\frac{{{v_{g2}}\left( t \right)}}{{{R_2}}} = \frac{1}{L}\int\limits_0^t {{v_C}\left( t \right)} dt + C\frac{{d{v_C}\left( t \right)}}{{dt}} + {v_C}\left( t \right)\left( {\frac{1}{{{R_1}}} + \frac{1}{{{R_2}}} + {g_m}} \right)\]

Derivo in modo da calcolare la soluzione generale:

\[\frac{{{d^2}{v_C}\left( t \right)}}{{d{t^2}}} + \frac{1}{C}\left( {\frac{1}{{{R_1}}} + \frac{1}{{{R_2}}} + {g_m}} \right)\frac{{d{v_C}\left( t \right)}}{{dt}} + \frac{1}{{CL}}{v_C}\left( t \right) = 0\]

Cerco le radici basandomi sullo studio dell'equazione caratteristica:

\[\begin{array}{l}
{s^2} + 3s + 2 = 0\\
{s_1} =  - 2\\
{s_2} =  - 1
\end{array}\]

a questo punto scrivo la \[{v_C}\left( t \right)\], dato che le radici sono reali e distinte si ha:
\[{v_C}\left( t \right) = {c_1}{e^{ - 2t}} + {c_2}{e^{ - t}}\]

cerchiamo la soluzione particolare, sostituisco le due costanti c1 e c2 con a(t) e b(t)

\[{v_C}\left( t \right) = a\left( t \right){e^{ - 2t}} + b\left( t \right){e^{ - t}}\]

\[{{\dot v}_C}\left( t \right) = \dot a\left( t \right){e^{ - 2t}} - 2a\left( t \right){e^{ - 2t}} + \dot b\left( t \right){e^{ - t}} - b\left( t \right){e^{ - t}}\]

Impongo la somma delle derivate prime uguale a zero e trovo la prima equazione del sistema finale per trovare la soluzione particolare:

\[\dot a\left( t \right){e^{ - 2t}} + \dot b\left( t \right){e^{ - t}} = 0\]

Derivo \[{{\dot v}_C}\left( t \right)\], tenendo conto che i termini posti a zero nel precedente punto non vanno considerati:

\[{{\ddot v}_C}\left( t \right) =  - 2\dot a\left( t \right){e^{ - 2t}} + 4a\left( t \right){e^{ - 2t}} - \dot b\left( t \right){e^{ - t}} + b\left( t \right){e^{ - t}}\]

Sostituisco nell'queazione differenziale il tutto:

\[ - 2\dot a\left( t \right){e^{ - 2t}} + 4a\left( t \right){e^{ - 2t}} - \dot b\left( t \right){e^{ - t}} + b\left( t \right){e^{ - t}} - 6a\left( t \right){e^{ - 2t}} - 3b\left( t \right){e^{ - t}} + 2a\left( t \right){e^{ - 2t}} + 2b\left( t \right){e^{ - t}} = \frac{1}{3}\]

Elido tutto ciè che si DEVE elidere (altrimenti significa che c'è qualche errore, devono rimanere solamente i termini con la derivata)

a questo punto ho il sistema per ricavare \[\dot a\left( t \right)\ \hspace{0.2cm}\dot b\left( t \right)\]

\[\left\{ \begin{array}{l}
\dot a\left( t \right){e^{ - 2t}} + \dot b\left( t \right){e^{ - t}} = 0\\
 - 2\dot a\left( t \right){e^{ - 2t}} - \dot b\left( t \right){e^{ - t}} = \frac{1}{3}
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
\dot a\left( t \right){e^{ - 2t}} =  - \dot b\left( t \right){e^{ - t}}\\
2\dot b\left( t \right){e^{ - t}} - \dot b\left( t \right){e^{ - t}} = \frac{1}{3}
\end{array} \right.\]

\[\left\{ \begin{array}{l}
\dot a\left( t \right) =  - \frac{1}{3}{e^{2t}}\\
\dot b\left( t \right) = \frac{1}{3}{e^t}
\end{array} \right.\]

Integriamo per trovare le primitive:

\[\left\{ \begin{array}{l}
\int {\dot a\left( t \right)dt}  =  - \frac{1}{6}{e^{2t}}\\
\int {\dot b\left( t \right)dt}  = \frac{1}{3}{e^t}
\end{array} \right.\]

sostituiamo i valori ottenuti nella seguente equazione \[a\left( t \right){e^{ - 2t}} + b\left( t \right){e^{ - t}}\] per trovare la soluzione particolare:

\[ - \frac{1}{6}{e^{2t}}{e^{ - 2t}} + \frac{1}{3}{e^t}{e^{ - t}} = \frac{1}{6}\]

Questa è la nostra \[{v_C}\left( t \right)\]

\[{v_C}\left( t \right) = {c_1}{e^{ - 2t}} + {c_2}{e^{ - t}} + \frac{1}{6}\]

Calcoliamo le condizioni iniziali per trovare le costanti, sappiamo che \[{v_C}\left( {{0^ - }} \right) = {v_C}\left( {{0^ + }} \right) = 1V\] quindi si ha che:

\[\left\{ \begin{array}{l}
{v_C}\left( t \right) = {c_1}{e^{ - 2t}} + {c_2}{e^{ - t}} + \frac{1}{6} = 1\\
{v_C}\left( t \right) =  - 2{c_1}{e^{ - 2t}} - {c_2}{e^{ - t}} = 1
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
{c_1}{e^{ - 2t}} + {c_2}{e^{ - t}} + \frac{1}{6} = 1\\
{c_2} = \frac{{ - 2{c_1}{e^{ - 2t}} - 1}}{{{e^{ - t}}}} =  - 2{c_1}{e^{ - t}} - {e^t}
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
{c_1} =  - \frac{5}{6}{e^{2t}}\\
{c_2} = \frac{5}{3}{e^t} - {e^ - }^t
\end{array} \right.\]

a questo punto abbiamo trovato le costanti, basta sostituire il tutto ed il gioco è fatto:

\[{v_C}\left( t \right) =  - \frac{5}{6}{e^{2t}}{e^{ - 2t}} + \left( {\frac{5}{3}{e^t} - {e^ - }^t} \right){e^{ - t}} + \frac{1}{6} =  - \frac{5}{6} + \frac{5}{3} - {e^{ - 2t}} + \frac{1}{6}\]

Questa dovrebbe essere la soluzione tanto attesa...

\[{v_C}\left( t \right) =  - \frac{5}{6}{e^{2t}}{e^{ - 2t}} + \left( {\frac{5}{3}{e^t} - {e^ - }^t} \right){e^{ - t}} + \frac{1}{6} =  - \frac{5}{6} + \frac{5}{3} - {e^{ - 2t}} + \frac{1}{6}\]

\[{v_C}\left( t \right) = {e^{ - 2t}} + 1\]

FINE

Adesso chi mi aiuta a trovare gli errori??? :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:
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[19] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto UtenteRenzoDF » 6 ott 2012, 20:34

Prima di tutto complimenti per il lavoro di scrittura della soluzione! =D>

cicciospi ha scritto:... Adesso chi mi aiuta a trovare gli errori??? :mrgreen: :mrgreen: :mrgreen:

Eccome qua! :mrgreen: ... e visto che lo hai richiesto esplicitamente, ti elenco i punti sui quali mi trovo in disaccordo con i tuoi calcoli:

a) un primo errore direi sta nella iL(0-) calcolata con verso opposto a quello scelto nella scrittura della KCL per t>0.

b) non capisco quello strano modo di cercare una soluzione particolare, direi che ci sia un metodo molto più semplice ... e a vedere la soluzione mi vengono dei dubbi sulla sua correttezza di quei passaggi (e quindi su quel 1/6) in quanto dovrebbe risultare
{{v}_{C}}(0)=1

c) nutro dei seri dubbi che la tensione su C per t tendente ad infinito tenda ad un volt

d) di condizioni iniziali ne vedo poi una sola, ovvero quella su vc(0+)=1 anche se mi sembra di capire che tu abbia assunto vc'(0+)=1 (valore sul quale non concordo)

BTW occhio che sei andato fuori schermo con una formula troppo lunga.
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[20] Re: Circuito nel dominio del tempo

Messaggioda Foto Utentecicciospi » 7 ott 2012, 11:18

RenzoDF ha scritto:Eccome qua! :mrgreen: ... e visto che lo hai richiesto esplicitamente, ti elenco i punti sui quali mi trovo in disaccordo con i tuoi calcoli:

Fino a quando non si correggeranno tutti gli errori, non dichiarerò il post risolto :mrgreen:

RenzoDF ha scritto:a) un primo errore direi sta nella iL(0-) calcolata con verso opposto a quello scelto nella scrittura della KCL per t>0.

Sono d'accordo con te, metterei un meno davanti :ok:

RenzoDF ha scritto:b) non capisco quello strano modo di cercare una soluzione particolare, direi che ci sia un metodo molto più semplice ... e a vedere la soluzione mi vengono dei dubbi sulla sua correttezza di quei passaggi (e quindi su quel 1/6) in quanto dovrebbe risultare {{v}_{C}}(0)=1

sono 5 anni che non faccio equazioni differenziali, quindi le ho dovute ripassare, chissà che avrò combinato...

RenzoDF ha scritto:c) nutro dei seri dubbi che la tensione su C per t tendente ad infinito tenda ad un volt

Cosa pensi abbia sbagliato?

RenzoDF ha scritto:d) di condizioni iniziali ne vedo poi una sola, ovvero quella su vc(0+)=1 anche se mi sembra di capire che tu abbia assunto vc'(0+)=1 (valore sul quale non concordo)

\[\left\{ \begin{array}{l}
{v_C}\left( 0 \right) = {c_1}{e^{ - 2t}} + {c_2}{e^{ - t}} + \frac{1}{6} = 1\\
{{\dot v}_C}\left( 0 \right) =  - 2{c_1}{e^{ - 2t}} - {c_2}{e^{ - t}} = 1
\end{array} \right. \Rightarrow \left\{ \begin{array}{l}
{c_1}{e^{ - 2t}} + {c_2}{e^{ - t}} + \frac{1}{6} = 1\\
{c_2} = \frac{{ - 2{c_1}{e^{ - 2t}} - 1}}{{{e^{ - t}}}} =  - 2{c_1}{e^{ - t}} - {e^t}
\end{array} \right. \Rightarrow \]

\[\left\{ \begin{array}{l}
{c_1} =  - \frac{5}{6}{e^{2t}}\\
{c_2} = \frac{5}{3}{e^t} - {e^ - }^t
\end{array} \right.\]

Cosa avresti messo?
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