Notifiche
Cancella tutti

Carica condensatore

  

0

Considera la funzione f:10.+-R definita ponendo

f(1) = a(1-e), con a appartiene a R e B appartiene a R- (0).

a. Determina gli eventuali asintoti della funzione al variare del parametro b

b. Supponi che a eb siano positivi. Traccia il grafico qualitativo della funzione, dimostra che la

funzione è crescente e trova qual è il valore minimo di re N tale che f(br) > 0,95 a. Un particolare condensatore con capacità C = 1.0 mF, inizialmente scarico, viene caricato collegandolo ad un generatore da 10 kV mediante una resistenza R = 100 La legge di carica che descrive il valore della differenza di potenziale tra le armature del condensatore, può essere descritta dalla funzione V(t) = f(t), ponendo b=R-C.

C. Dopo averne discusso il segno, determina il valore dei parametria e b per la funzione V(t) e il valore della carica depositata sull'armatura positiva al termine del processo di carica.

d. Quanto vale l'energia accumulata nel condensatore al termine del processo di carica? Dopo quanto tempo dall'inizio del processo l'energia accumulata è pari alla metà del suo valore finale?

Autore

@fis 

Q fin = C*V = 10^-3*10^4 = 10 Coulomb 

E = C/2*V^2 = 5*10^-4*10^8 = 5*10^4 J 

0,5^0,5 = (1-e^-k)

e^-k = 1-0,707

k = -ln (1-0,707) = 1,228 = t/T

...T essendo la costante di tempo pari a 10^2*10^-3 = 0,100 s 

t = 0,123 s 

1 Risposta



2

A) f(t) = a(1 - e^(-t/b))

lim_t->+oo f(t) = a (1 - lim_t->+oo 1/e^(t/b)) = a(1 - 0) = a essendo b > 0

non di sono altri asintoti

b) disegni e^(-t/b) = c^t con 0 < c = e^(-1/b) < 1

la ribalti intorno all'asse t (x) e moltiplichi per a

un esempio di andamento

https://www.desmos.com/calculator/clk4nbw89v

La funzione f é strettamente crescente perché composta di 4 funzioni

monotone : t/b, e^(-t), 1 -t, at

di cui la prima e l'ultima sono crescenti perché a e b sono positive

e le due centrali sono decrescenti; il numero di componenti decrescenti é

pari (2) e la composta é crescente strettamente.

a(1 - e^(-br/b)) > 0.95 a

1 - 0.95 > e^(-r)

e^(-r) < 0.05

e^r > 20

r > ln 20

rmin ~ 3

c) V(t) = 10^4 (1 - e^(-t/(10^2*10^(-3)) = 10000(1 - e^(-10t))

Questa funzione é sempre positiva per t > 0 essendo e^(-kt) < 1

per k = 1/(RC) > 0

a = 10000 e b = 1/10

La carica finale (t->+oo) é Qf = C lim_t->+oo V(t) 10^(-3)*10^4 C =

= 10 C

d) Ef = 1/2 C Vf^2 = 1/2 * 10^(-3) *(10^4)^2 J = 5 * 10^4 J

E(T) = Ef/2

1/2 C V^2 = 1/2 * 1/2 C Vf^2

V = Vf rad(2)/2

Vf (1 - e^(-10T)) = Vf rad(2)/2

1 - rad(2)/2 = e^(-10T)

- 10T = ln ( 1 - rad(2)/2 )

T = -1/10 * ln (1 - 1/2*rad(2)) = 0.1228 s

@eidosm 👍👍👍+



Risposta
SOS Matematica

4.6
SCARICA