Differentiëren in RLC keten

David stelde deze vraag op 15 augustus 2016 om 12:50.

Beste
Ik heb het volgende gegeven:
In een RLC- keten wordt een wisselspanning u= U0 sin ωt aangelegd. Daardoor ontstaat in deze kring een stroom i= i0 sin(ωt+δ) met

i0=U0/√(R2+(ωL-(1/ωC) )2 )

a) Bepaal de resonantiefrequentie ωr van deze stroomkring(dit is de frequentie waarbij de amplitude van de stroom zo groot mogelijk is) ωr=1/√(LC)
b)Bepaal de maximale stroomamplitude i0 max=U0/R

Hoe kan ik deze oefening oplossen?
Dank u bij voorbaat
David

Reacties

Theo de Klerk op 15 augustus 2016 om 13:11
Zonder dit allemaal te gaan zitten uitrekenen lijkt me dit een situatie die in veel tekstboeken wel zal zijn voorgedaan.

Een extreem (maximum of minimum) vind je door te differentieren en de formule ervan gelijk aan 0 te stellen.   Dus dI0/dω = 0 zodat de afhankelijkheid van I van ω bepaald kan worden.

Bij resonantie is I het grootst,  dus waarde van ωr invullen in i0 zou het antwoord moeten geven. Onderstaand een plaatje waarbij L en C gelijk blijven (waardoor dezelfde resonantiefrequentie optreedt) bij wisselende R. Hoe kleiner R, hoe groter 1/Z = 1/R wordt en daarmee de stroomsterkte.

David op 15 augustus 2016 om 13:40
Beste
Neem je dan de eerste afgeleide van i0=U0/√(R2+(ωL-(1/ωC)2) ) en die stel je  gelijk aan 0?
Welk resultaat kom je uit als je de eerste afgeleide neemt?
Dank u bij voorbaat
David
Theo de Klerk op 15 augustus 2016 om 14:37
Dat zou kunnen, maar ik zie dat het ook makkelijker kan dan differentieren.

De I0 is de maximale stroomsterkte van de stroom I(t) die als een sinusgolf varieert. De maximale amplitude wordt voor I0 gegeven als
I = U/Z  met Z de impedantie (wisselstroomweerstand) van de schakeling.
Die  1/Z = 1/√(R2+(ωL-(1/ωC))2) . De amplitude I0 is afhankelijk van R,L,C en ω. Als we uitgaan van vaste waarden van R,L en C blijft ω als variabele over (dus de max stroomsterkte is afhankelijk van de periode of frequentie).
Wanneer is 1/Z maximaal? Als Z minimaal is.
Aangezien R2 er altijd is en onafhankelijk van ω, blijft alleen de term +(ωL-(1/ωC))2 over om minimaal (dwz 0) te worden:

ωL = (1/ωC)  waaruit de resonantiefrequentie ω = 1/√(LC) simpel kan worden bepaald. Dat is feitelijk je vraag (a)
De maximale stroomsterkte (b) is dan I = U/Z = U/R - alsof het een gelijkstroom was want de afwijkingen die condensator en spoel geven heffen elkaar op.
David op 15 augustus 2016 om 18:24
Bedankt nu begrijp ik het ;-)

Plaats een reactie

+ Bijlage

Bevestig dat je geen robot bent door de volgende vraag te beantwoorden.

Ariane heeft zeventien appels. Ze eet er eentje op. Hoeveel appels heeft Ariane nu over?

Antwoord: (vul een getal in)