W dt dt t J.

Samankaltaiset tiedostot
Huomaa, että aika tulee ilmoittaa SI-yksikössä, eli sekunteina (1 h = 3600 s).

OH CHOOH (2) 5. H2O. OH säiliö. reaktori 2 erotus HCOOCH 3 11.

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 4, ratkaisuehdotukset

( ) 5 t. ( ) 20 dt ( ) ( ) ( ) ( + ) ( ) ( ) ( + ) / ( ) du ( t ) dt

Silloin voidaan suoraan kirjoittaa spektrin yhtälö käyttämällä hyväksi suorakulmaisen pulssin Fouriermuunnosta sekä viiveen vaikutusta: ( ) (

A-osio. Ei laskinta! Valitse seuraavista kolmesta tehtävästä vain kaksi joihin vastaat!

12. ARKISIA SOVELLUKSIA

Tasaantumisilmiöt eli transientit

SATE1050 Piirianalyysi II syksy 2016 kevät / 6 Laskuharjoitus 10 / Kaksiporttien ABCD-parametrit ja siirtojohdot aikatasossa

Mittaustekniikan perusteet, piirianalyysin kertausta

Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta Sivu 1/5

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Diskreetillä puolella impulssi oli yksinkertainen lukujono:

( ) ( ) x t. 2. Esitä kuvassa annetun signaalin x(t) yhtälö aikaalueessa. Laske signaalin Fourier-muunnos ja hahmottele amplitudispektri.

( ) ( ) 2. Esitä oheisen RC-ylipäästösuotimesta, RC-alipäästösuotimesta ja erotuspiiristä koostuvan lineaarisen järjestelmän:

TKK Tietoliikennelaboratorio Seppo Saastamoinen Sivu 1/5 Konvoluution laskeminen vaihe vaiheelta

Erään piirikomponentin napajännite on nolla, eikä sen läpi kulje virtaa ajanhetkellä 0 jännitteen ja virran arvot ovat. 500t.

9. Epäoleelliset integraalit; integraalin derivointi parametrin suhteen. (x + y)e x y dxdy. e (ax+by)2 da. xy 2 r 4 da; r = x 2 + y 2. b) A.

DEE Lineaariset järjestelmät Harjoitus 3, harjoitustenpitäjille tarkoitetut ratkaisuehdotukset

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 18: Yhden vapausasteen pakkovärähtely, transienttikuormituksia

( ) ( ) ( ) ( ) SMG-1100 Piirianalyysi I, kesäkurssi, harjoitus 1(3) Tehtävien ratkaisuehdotukset

Mallivastaukset KA5-kurssin laskareihin, kevät 2009

SATE2140 Dynaaminen kenttäteoria syksy /7 Laskuharjoitus 4 / Sähkömagneettiset aaltojen polarisoituminen

b) Ei ole. Todistus samaan tyyliin kuin edellinen. Olkoon C > 0 ja valitaan x = 2C sekä y = 0. Tällöin pätee f(x) f(y)

x v1 y v2, missä x ja y ovat kokonaislukuja.

2. Suoraviivainen liike

Luento 4. Fourier-muunnos

2.2 Energia W saadaan, kun tehoa p(t) integroidaan ajan t suhteen. Täten akun kokonaisenergia W tot saadaan lausekkeesta ( )

f x dx y dy t dt f x y t dx dy dt O , (4b) . (4c) f f x = ja x (4d)

SÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017

RATKAISUT: 22. Vaihtovirtapiiri ja resonanssi

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

SÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017

Monisilmukkainen vaihtovirtapiiri

S Ä H K Ö - J A T I E T O T E K N I I K A N O S A S T O

Juuri 13 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. K1. A: III, B: I, C: II ja IV.

DEE Sähkötekniikan perusteet

Tehtävä I. Vaihtoehtotehtävät.

ẍ(t) q(t)x(t) = f(t) 0 1 z(t) +.

2. Taloudessa käytettyjä yksinkertaisia ennustemalleja. ja tarkasteltavaa muuttujan arvoa hetkellä t kirjaimella y t

Mallivastaukset KA5-kurssin laskareihin, kevät 2009

SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Suunnitteluharjoitus s-2016 (...k-2017)

Tehtävän 1 moottorin kuormana an työkone, jonka momentti on vakio T=30 Nm. Laske

2. Matemaattinen malli ja funktio 179. a) f (-2) = -2 (-2) = = -6 b) f (-2) = 2 (-2) 2 - (-2) = (-8) + 7 = = 23

XII RADIOAKTIIVISUUSMITTAUSTEN TILASTOMATEMATIIKKAA

Systeemimallit: sisältö

KULMAMODULOITUJEN SIGNAALIEN ILMAISU DISKRIMINAATTORILLA

Luento 7 Järjestelmien ylläpito

Tiedonhakumenetelmät Tiedonhakumenetelmät Helsingin yliopisto / TKTL. H.Laine 1. Todennäköisyyspohjainen rankkaus

joka on separoituva yhtälö, jolla ei ole reaalisia triviaaliratkaisuja. Ratkaistaan: z z(x) dx =

Luento 2. Järjestelmät aika-alueessa Konvoluutio-integraali. tietoverkkotekniikan laitos

järjestelmät Luento 4

1. Todista/Prove (b) Lause 2.4. käyttäen Lausetta 2.3./by using Theorem b 1 ; 1 b + 1 ; 1 b 1 1

ETERAN TyEL:n MUKAISEN VAKUUTUKSEN ERITYISPERUSTEET

Derivoimalla ensimmäinen komponentti, sijoittamalla jälkimmäisen derivaatta siihen ja eliminoimalla x. saadaan

Dynaaminen optimointi ja ehdollisten vaateiden menetelmä

S Signaalit ja järjestelmät Tentti

Tehtävä 1. a) sähkövirta = varausta per sekunti, I = dq dt = 1, A = 1, C s protonin varaus on 1, C

MAT Fourier n menetelmät. Merja Laaksonen, TTY 2014

Epävarmuus diskonttokoroissa ja mittakaavaetu vs. joustavuus

SMG-2100: SÄHKÖTEKNIIKKA

Tilausohjatun tuotannon karkeasuunnittelu. Tilausohjatun tuotannon karkeasuunnittelu

EDE Introduction to Finite Element Method

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Sopimuksenteon dynamiikka: johdanto ja haitallinen valikoituminen

PK-YRITYKSEN ARVONMÄÄRITYS. KTT, DI TOIVO KOSKI elearning Community Ltd

a. Varsinainen prosessi on tuttua tilaesitysmuotoa:

1 Excel-sovelluksen ohje

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

SMG-1100: PIIRIANALYYSI I

6.4 Variaatiolaskennan oletusten rajoitukset. 6.5 Eulerin yhtälön ratkaisuiden erikoistapauksia

5. Vakiokertoiminen lineaarinen normaaliryhmä

SÄHKÖMAGNETISMI: kevät 2017

SIGNAALITEORIAN KERTAUSTA 2. Tietoliikennetekniikka I A Kari Kärkkäinen Osa 3

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola. luento 13 Black-Scholes malli optioiden hinnoille

SATE2180 Kenttäteorian perusteet syksy / 6 Laskuharjoitus 7 / Siirrosvirta ja indusoitunut sähkömotorinen voima

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

Ilmavirransäädin. Mitat

Integrointi ja sovellukset

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 2 Kevät 2017

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola. luento 12 Stokastisista prosesseista

SytytysjarjestelmaDIIAPCLH2.4, LH2.4 ETS

JLP:n käyttämättömät mahdollisuudet. Juha Lappi

ELEC-C6001 Sähköenergiatekniikka, laskuharjoitukset oppikirjan lukuun 10 liittyen.

ENERGIAN TUOTTAMISEN FYSIKAALINEN PERUSTA

PALLON PUTOAMINEN VÄLIAINEISSA

VÄRÄHTELYMEKANIIKKA SESSIO 14: Yhden vapausasteen vaimeneva pakkovärähtely, harmoninen kuormitusheräte

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

S SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA Aalto-yliopisto, sähkötekniikan korkeakoulu

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

Ratkaisu. Virittäviä puita on kahdeksan erilaista, kun solmut pidetään nimettyinä. Esitetään aluksi verkko kaaviona:

Puolijohdekomponenttien perusteet A Ratkaisut 2, Kevät 2017

SMG KENTTÄ JA LIIKKUVA KOORDINAATISTO

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

( ) N z ( RADIOAKTIIVISUUS TILASTOLLISENA ILMIÖNÄ. B.1 Radioaktiivisten ytimien hajoamislaki. P( z) =

BINÄÄRINEN SYNKRONINEN TIEDONSIIRTO KAISTARAJOITTAMATTOMILLA MIELIVALTAISILLA PULSSIMUODOILLA SOVITETTU SUODATIN JA SEN SUORITUSKYKY AWGN-KANAVASSA

DEE-11110: SÄHKÖTEKNIIKAN PERUSTEET

Johdatus vaihtosähköön, sinimuotoiset suureet. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Rakennusosien rakennusfysikaalinen toiminta Ralf Lindberg Professori, Tampereen teknillinen yliopisto

Transkriptio:

DEE-11 Piirianalyysi Harjoius 1 / viikko 3.1 RC-auon akku (8.4 V, 17 mah) on ladau äyeen. Kuinka suuri osa akun energiasa kuluu ensimmäisen 5 min aikana, kun oleeaan mooorin kuluavan vakiovirran 5 A? Oleeaan akun napajännie vakioksi. Luenomoniseen lausekkeen (.11) peruseella energia W saadaan, kun ehoa p() inegroidaan ajan suheen. Täen akun kokonaisenergia W o saadaan lausekkeesa o 1 1 W p d u i d, jossa 1 edusaa laaus- ai purkuaikaa sekunneissa. W o saadaan ehävänannon iedoisa 8.4 V ja 17 mah. 8.4 V arkoiaa akun napojen välisä jännieä, jonka oleeaan pysyvän koko ajan vakiona. 17 mah arkoiaa akun kapasieeia, eli energiaa. Kun akku on ladau äyeen, siiä saadaan 17 ma:n vira yhden unnin ajan. Tämän jälkeen akku on yhjä. Koska yksi uni on 3 sekunia, akun kokonaisenergiaksi saadaan o 3 3 W 8.4 1.7d 14.8 d 14.8 14.8 3 5148 J. 3 Laskeaan sien viiden minuuin ajon aikana kuluva energia W ajo. Akun napajännie on sama 8.4 V kuin äskenkin, mua RC-auon mooori oaa ajon aikana vakiovirran 5 A. Täen ajo 5 3 W 8.4 5d 4 d 4 4 3 1 J. 3

Kysyiin, kuinka suuri osa akun kokonaisenergiasa kuluu viiden minuuin ajon aikana. Tämä saadaan energioiden suheesa W W ajo o 1 5148 4.5%.. Johimessa kulkeva vira on muooa i ( ) I cos( ). I on virran maksimiarvo (vakio). Kulmaaajuus f, jossa aajuus f 5 Hz. Laske johimessa aikavälillä - ms siiryny kokonaisvaraus. Johimessa kulkeva vira i() noudaaa yhälöä i I cos, jossa kulmaaajuus = f, jossa aajuus f keroo yheen sekuniin mahuvien jaksojen lukumäärän. Ny f = 5 Hz. Valiaan virran huippuarvoksi I vaikkapa 5 A ja piirreään virran kuvaaja. Piirreään lisäksi kakoviiva A:n kohdalle.

Tehävässä kysyiin aikavälillä [, ] ms siirynyä kokonaisvarausa. Yrieään ensin pääellä ehävän vasaus yllä olevan kuvan peruseella. Vira on varausen liikeä. Jos posiiivinen vira on varausen liikeä vasemmala oikealle, negaiivinen vira on varausen liikeä oikeala vasemmalle. Koska yllä olevassa kuvassa on "yhä paljon posiiivisa ja negaiivisa viraa", voisi kuviella, eä siiryvän kokonaisvarauksen äyyy olla nolla. Yksiäisen varauksen kannala ämä arkoiaa siä, eä ajanhekellä s varaus on äsmälleen samassa paikassa kuin ajanhekellä ms. Yrieään sien odisaa uo "käsiä heiluelemalla" saau loppuulos. Sähkövira i() määriellään varauksen q() aikaderivaaana: i dq d. Rakaisaan uosa varaus separoimalla ja inegroimalla: i dq d d dq i d q i d Laskeaan siiryny varaus aikavälillä [, ] ms, kun i I cos I cos 1.... 1 q I cos 1 d I cos 1 d I sin 1 1 I 1 sin sin C..8 Piirielemenin yli oleva jännie ja siihen menevä vira ova nollia ajanhekillä 3 s. Muuen ne noudaava yhälöiä ja

eho [W],,,4,,8 1, 1, 1,4 1, 1,8,,,4,,8 3, u (3 - ) V, 3 s i - 4 ma, 3 s. a) Millä ajanhekellä elemeniin menevä eho saavuaa maksiminsa? b) Mikä on ämän maksimiehon arvo? c) Millä ajanhekellä elemenin anama eho saavuaa maksiminsa ja mikä sen on sen arvo? Laske elemenille menny kokonaisenergia ajanhekinä, 1, ja 3 s. a) Laskeaan eho jännieen ja virran avulla: p( ) u( ) i( ) (3 )( 4 ) 1 (3 )( 4 ) 1 3 3 18 1 4 1 18 18 4 1 3 3 3 3 Piirreään ehon kuvaaja ajan funkiona:,,4, -, -,4 -, aika [s] Kuvaajasa nähdään, eä eho on maksimissaan, kun aikaa on kulunu reilu, sekunia ja minimissään, kun aikaa on kulu vajaa,4 sekunia. Tehon ollessa posiiivinen, elemeniin menee ehoa ja ehon ollessa negaiivinen elemeni anaa ehoa. Laskeaan arka arvo maksimi- ja minimikohdille. Se onnisuu määriämällä ehon derivaaan nollakohda:

dp d 3 18 3 1 1 3 4 3 1 1,34 s,3 s 4 4 Maksimi siis saavueaan ajanhekellä,34 s. b) Laskeaan ehon arvo ajanhekellä,34 s. 3 3 p (, 34) 18, 34 18, 34 4, 34 1 5,19 mw c) Kuen (a) kohdassa jo huomaiin, elemeni anaa maksimimäärän ehoa, kun kuvaajalla eho on minimissään. Tämä apahuu ajanhekellä,3 s. Laskeaan siis ällä hekellä elemenin anama eho, joka on elemenin oaman ehon vasaluku: 3 3 p (,3) 18,3 18,3 4,3 1 5,19 mw Kokonaisenergia voidaan laskea kaavan (.11) avulla: 3 3 3 3 4 W ( ) p( ) d 1 (18τ 18τ 4τ ) dτ 1 9τ τ τ W 3 3 4 3 1 9 W () mj, W (1) 1 9 1 4 mj, 3 3 () 1 9 4 8 1 4 mj, W(3) 1 9 9 7 81 mj.8 Piirielemenin yli oleva jännie ja siihen menevä vira ova nollia ajanhekillä 3 s. Muuen ne noudaava yhälöiä ja u (3 - ) V, 3 s i - 4 ma, 3 s. c) Millä ajanhekellä elemeniin menevä eho saavuaa maksiminsa? d) Mikä on ämän maksimiehon arvo? c) Millä ajanhekellä elemenin anama eho saavuaa maksiminsa ja mikä sen on sen arvo? Laske elemenille menny kokonaisenergia ajanhekinä, 1, ja 3 s.

eho [W],,,4,,8 1, 1, 1,4 1, 1,8,,,4,,8 3, a) Laskeaan eho jännieen ja virran avulla: p( ) u( ) i( ) (3 )( 4 ) 1 (3 )( 4 ) 1 3 3 18 1 4 1 18 18 4 1 3 3 3 3 Piirreään ehon kuvaaja ajan funkiona:,,4, -, -,4 -, aika [s] Kuvaajasa nähdään, eä eho on maksimissaan, kun aikaa on kulunu reilu, sekunia ja minimissään, kun aikaa on kulu vajaa,4 sekunia. Tehon ollessa posiiivinen, elemeniin menee ehoa ja ehon ollessa negaiivinen elemeni anaa ehoa. Laskeaan arka arvo maksimi- ja minimikohdille. Se onnisuu määriämällä ehon derivaaan nollakohda: dp d 3 18 3 1 1 3 4 3 1 1,34 s,3 s 4 4 Maksimi siis saavueaan ajanhekellä,34 s.

b) Laskeaan ehon arvo ajanhekellä,34 s. 3 3 p (, 34) 18, 34 18, 34 4, 34 1 5,19 mw c) Kuen (a) kohdassa jo huomaiin, elemeni anaa maksimimäärän ehoa, kun kuvaajalla eho on minimissään. Tämä apahuu ajanhekellä,3 s. Laskeaan siis ällä hekellä elemenin anama eho, joka on elemenin oaman ehon vasaluku: 3 3 p (,3) 18,3 18,3 4,3 1 5,19 mw Kokonaisenergia voidaan laskea kaavan (.11) avulla: 3 3 3 3 4 W ( ) p( ) d 1 (18τ 18τ 4τ ) dτ 1 9τ τ τ W 3 3 4 3 1 9 W () mj, W (1) 1 9 1 4 mj, 3 3 () 1 9 4 8 1 4 mj, W(3) 1 9 9 7 81 mj.9 Resisanssin R = läpi kulkeva vira on i( ) cos( ). Määriä resisanssissa kulunu energia hekesä 1 = hekeen 1 = 5 s. (Vihje: cos 1 cos( ) ). p ui Ri cos ( ) 5 5 5 5 1 E p( ) d cos ( ) d 1 cos( ) d sin( ) sin(1 ) 1 cos( ) d 5 5 J

3.4 Kuvan esiämä vira syöeään kondensaaoriin ( C.5 μf a) kondensaaorin varaus ajanhekillä 15 μs ja 3 μs b) kondensaaorin jännie ajanhekillä μs ja 3 μs. ), jolla ei ole alkuvarausa. Laske a) Suoran yhälö on: i i kk Muodoseaan kuvaajan peruseella virran lauseke. i () 8 A kun 5 μs.4 A kun 5 μs 15 μs 8 1. A kun 15 μs 5 μs 8.4 A kun 5 μs 3 μs Aikavälillä... siiryny varaus saadaan inegroimalla viraa kyseisellä aikavälillä. Joa saaaisiin selville kokonaisvaraus, on ähän vielä lisäävä kondensaaorin varaus hekellä, joa merkiään ässä q :lla. Koska kondensaaorin varauksen piää olla ajan suheen jakuva, saadaan q :n arvo aina edellisen aikavälin lausekkeesa.

dq i q( ) i( ) d q d q( ) C, kun (koska ei alkuvarausa) ( ) 8 4 4 C, kun 5 μs q(5 μs) 1 μc ( ),4 1,4 1,4 1 C, kun 5 1 q d q d q(15 μs) 5 μc 15 1 5 1 q( ) 8 1,d 5 1 4 1, 5 1 q 15 1 5 4 1, 1 C, kun 15 μs 5 μs q(5 μs) 5 μc ( ) 8, 4d 5 1 4,4 5 1 5 1 5 1 5 4, 4 4 1 C, kun 5 μs 3 μs q(3 μs) 4 μc 5 μs 15 μs b) Käyeään kaavaa (3.7). Varauksen arvo kullakin ajanhekellä saadaan a) kohdan lausekkeisa. dq du 1 i C u( ) q( ) d d C - 5 1 ( 4 ( 1 ) 1. 1 1 )C μc u( μs) q μs 4 V C.5μF.5 μf 1 4 μc u(3 μs) q 3 μs 1 V C.5 μf