Русская Википедия:LR-цепь

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Файл:Series-RL.svg
RL цепь дифференцирующего типа

LR-цепь — электрическая цепь, состоящая из резистора и катушки индуктивности. Её можно рассматривать как делитель напряжения, в котором одно из плеч представляет собой индуктивное сопротивление переменному току.


Цепь дифференцирующего типа

Если входной сигнал подаётся к <math>V_{in}</math>, а выходной снимается с <math>V_L</math>, то такая цепь называется цепью дифференцирующего типа (см. рисунок).

LR-цепь дифференцирующего типа является фильтром верхних частот.

Реакция цепи дифференцирующего типа на «ступеньку» определяется следующей формулой:[1]

<math>V_R(t) = V\left(1 - e^{-tR/L}\right)</math>
<math>V_L(t) = Ve^{-tR/L}</math>
Файл:Series LR; R and L voltage.jpg
Зависимости напряжений на элементах фильтра без нагрузки:
Верхний график - зависимость падения напряжения на катушке L от времени.
Нижний график - зависимость падения напряжения на резисторе R от времени.

Таким образом, постоянная времени <math>\tau</math> этого апериодического процесса будет равна

<math>\tau = \frac{L}{R}</math>

Переходные процессы в LR-цепи. Вывод формул

Файл:RL-circuit-20230317-1525.svg
LR-цепь на источнике постоянного напряжения

Рассмотрим LR-цепь (см. рисунок). Если в начальный момент времени <math>t=0</math> последовательную LR-цепь подключить к источнику постоянного напряжения <math>V_s</math>, перекинув переключатель от вывода 1 к выводу 2, в цепи потечёт ток <math>i(t)</math>. Для времени <math>t\geq 0</math> можно записать уравнение цепи:[2]

<math>V_s = V_R(t) + V_L(t)</math>

<math>V_s=R\cdot i(t) + L \frac{di(t)}{dt}</math>

Решением дифференциального уравнения цепи с начальным условием <math>i(0)=0</math> будет функция, описывающая значение тока в момент времени <math>t</math>:

<math>i(t)=\frac{V_s}{R}\left(1-e^{-tR/L}\right)</math>

Напряжение на сопротивлении <math>R</math> будет функцией времени:

<math>V_R(t)=R\cdot i(t)=V_s\left(1-e^{-tR/L}\right)</math>

Напряжение на индуктивности <math>L</math> будет функцией времени:

<math>V_L=L\frac{di(t)}{dt}=V_se^{-tR/L}</math>

Файл:Series LR; R and L voltage(oscll).gif
Осциллограммы, снятые с последовательной RL цепи.
R - 43 Ом - желт.
L - 338 мкГн - син.
Шаблон:Math ≈ 7,9 мкс

См. также

Шаблон:Rq

Примечания

Шаблон:Примечания

  1. Пример расчёта переходного процесса изложен в статье Операционное исчисление.
  2. Шаблон:Книга