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Corrente induttore in un Circuito di secondo grado

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

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[1] Corrente induttore in un Circuito di secondo grado

Messaggioda Foto UtenteSamatarou » 8 gen 2014, 23:34

Ho svolto questo esercizio, ma il risultato non mi riesce. Quindi vi scriverò tutti i passaggi svolti.
Esattamente dove sbaglio?

Intanto eccovi il circuito


Nel circuito l'interruttore rimane chiuso per molto tempo, quindi si apre in t=0. Ricavare la corrente i(t) per t>0

Bene, iniziamo lo studio del circuito, osservando come si comporta per t<0.
In questo caso l'interruttore è chiuso e il circuito è a regime:



Da esso mi sembra evidente che V_c(0)=0 essendo in parallelo con un cortocircuito, mentre i_L(0) l'ho calcolato tramite il metodo delle maglie, evidenziando le correnti:



Per cui abbiamo tale sistema:
9=J1(6)-J2(3) \\ 0=J2(3)-J1(3) \end{cases}

Da cui si ricava che J1=J2=1 A dunque i_L(0)=1 A. Prime condizioni iniziali trovate.

Studiamo ora il circuito per t=0^+


Da cui, grazie al Principio di continuità ricavo le seguenti relazioni:
I_o=i_L(0)=J1=1 A \\ V_o=V_c(0)=0

Scrivo l'equazioni delle maglie una seconda volta, essendo il mio obiettivo V_L
0=J1(3,5)+V_o+V_L-J2(3) \\ 0=J2(6)-9 \end{cases}

Da cui ottengo

\begin{cases} J2={3 \over 2} \\ V_L=-3,5+4,5=1 \end{cases}

Conoscendo l'equazione caratteristica dell'induttore:
L{di_L \over dt}=V_L Ottengo ricordando che L=1 H {di_L \over dt}=1. Con esso ho trovato anche le seconde condizioni iniziali.

Proseguo studiando il circuito a t>0
Rappresentando il circuito:



Ammetto che questa è la parte dove nutro i più grandi dubbi. Ho comunque provato a proseguire.
Dall'eq. delle maglie salta fuori questo sistema:
\begin{cases} 0=J1(3,5+{1 \over CD}+LD) -J2(3) \\ 9=J2(6) \end{cases}
Dove i_L=J1
e da cui ricavo, svolgendo il sistema:
4,5=i_L(3,5+{1 \over CD}+LD)
Derivando tutta l'equazione con l'operatore D={d \over dt} ottengo (4,5 va via essendo una derivata)
0=3,5Di_L+{i_L \over C}+LD^2i_L
Da cui ottengo l'equazione differenziale:
0=3,5Di_L+2iL+D^2i_L
In cui abbiamo 2\alpha=2 ovvero \alpha=1 e \omega^2=3,5 ovvero \omega=1,87.
Avendo \alpha<\omega siamo nel caso del circuito sottosmorzato.
Ricapitoliamo quindi le condizioni iniziali e la soluzione del circuito sottosmorzato.
\begin{cases} i_L(0)=1 \\ {di_L \over dt}=1 \\ Ae^(\alpha t)cos(\beta t-\phi)=i_L(t) \end{cases}
*è e elevato alpha*t

Risolvendo il sistema, che mi permette di trovare A1 e A2, da cui posso ottenere A.
[unparseable or potentially dangerous latex formula]

A=\sqrt{A_1^2+A_2^2} ma comunque è inutile scriverlo perché non è uguale al risultato.

N.B. l'effettivo risultato è
3,354e^-tcos(t-0,46)
So, che il post può risultare lungo e difficile da seguire, ma se riuscite a darmi una mano vi sarei immensamente grato, grazie mille ragazzi O_/
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[2] Re: Corrente induttore in un Circuito di secondo grado

Messaggioda Foto Utenteg.schgor » 9 gen 2014, 9:16

La condizione di regime per t<0 è semplicemente
i_L=3 A.
( la resistenza da 3 Ohm cortocircuitata è come se non esistesse...)
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[3] Re: Corrente induttore in un Circuito di secondo grado

Messaggioda Foto UtenteSamatarou » 9 gen 2014, 18:11

Bene, in effetti hai ragione e non ci ho fatto assolutamente caso.
Partendo da queste condizioni iniziali:
i_L(0)=3A

Ne consegue che

\begin{cases} 0=J1(3,5)+V_o+V_L-J2(3) \\ J2={3 \over 2{ \end{cases}
Ottengo V_L=7 V e dunque {di_L \over dt}=7

Nel resto dell'esercizio c'è qualche errore? L'equazione differenziale, magari?
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[4] Re: Corrente induttore in un Circuito di secondo grado

Messaggioda Foto UtenteSamatarou » 9 gen 2014, 21:19

Mi sono accorto di una stupida mancanza nei sistemi, ovvero ho scordato a mettere nella seconda equazione il termine -J1(3).

Ora mi riesce tutto. Grazie comunque per avermi fatto notare l'errore nella condizione iniziale :ok:
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