Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 25/8 2015

Relevanta dokument
Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 4/1 2017

1 Bestäm Théveninekvivalenten med avseende på nodparet a-b i nedanstående krets.

Tentamen i EITF90 Ellära och elektronik, 28/8 2018

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 3/6 2017

1 Bestäm Théveninekvivalenten med avseende på nodparet a-b i nedanstående krets.

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 10/1 2015

Tentamen ETE115 Ellära och elektronik för F och N,

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 16/8 2017

Tentamen ellära 92FY21 och 27

Komplexa tal. j 2 = 1

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 8 juni 2011, Svar och lösningsförslag

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

IEA 1. En tvåpol sett utifrån från lasten - karakteriseras av tomgångsspänning E t., inre impedans Z i

Tentamen ETE115 Ellära och elektronik för F och N,

Kontrollskrivning 3 till Diskret Matematik SF1610, för CINTE1, vt 2019 Examinator: Armin Halilovic Datum: 2 maj

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen april 2006

1 e x2. lim. x ln(1 + x) lim. 1 (1 x 2 + O(x 4 )) = lim. x 0 x 2 /2 + O(x 3 ) x 2 + O(x 4 ) = lim. 1 + O(x 2 ) = lim = x = arctan x 1


Tentamen i Elektronik för E (del 2), ESS010, 5 april 2013

Rätt svar (1p): u A. α β A B. u B. b) (max 3p) I början har endast puck A rörelseenergi: E AB,i = 1 2 m Av 2 A = 1 2 m Au 2 A

Lösningar till uppgifter i magnetostatik

XIV. Elektriska strömmar

Tentamen i Elektronik för E (del 2), ESS010, 11 januari 2013

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

Lösningsskiss för tentamen Vektorfält och klassisk fysik (FFM234 och FFM232)

Tentamen i Analys B för KB/TB (TATA09/TEN1) kl 08 13

Elektroteknik MF1016 föreläsning 11 Permanetmagnet Synkronmotor

Lösningar till repetitionstentamen i EF för π3 och F3

Tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 och Modellering och simulering inom fältteori för F3, 29 augusti, 2008, kl

EGENVÄRDEN och EGENVEKTORER

Du behöver inte räkna ut några siffervärden, svara med storheter som V 0 etc.

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Preliminär version 2 juni 2014, reservation för fel. Tentamen i matematik. Kurs: MA152G Matematisk Analys MA123G Matematisk analys för ingenjörer

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (EITF85)

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

6 Greens formel, Stokes sats och lite därtill

Volum av rotationskroppar. Båglängd, rotationsytor. Adams 7.1, 7.2, 7.3

Trigonometri. 2 Godtyckliga trianglar och enhetscirkeln 2. 3 Triangelsatserna Areasatsen Sinussatsen Kosinussatsen...

19 Integralkurvor, potentialer och kurvintegraler i R 2 och R 3

Några integraler. Kjell Elfström. x = f 1 (y) = arcsin y. . 1 y 2 Vi låter x och y byta roller och formulerar detta resultat som en sats: cos x = 1

Föreläsning 7: Trigonometri

Tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 och Modellering och simulering inom fältteori för F3, 17 december, 2007, kl. 8 13, lokal: Gasque

Definition. En cirkel är mängden av de punkter i planet vars avstånd till en given punkt är

V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±. är begränsad i intervallet [a,b].

Lösningsförslag till tentamen i SF1683 och SF1629 (del 1) 23 oktober 2017

Laborationshandledning i EMC Kapacitiv och induktiv koppling mellan ledare

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen oktober 2006

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 1 den 18 oktober, 2010, kl

V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±. är begränsad i intervallet [a,b].

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

AUBER 95 9 jan LÖSNINGAR STEG 1:

Tentamen i Elektronik för F, 13 januari 2006

ETE115 Ellära och elektronik, tentamen januari 2008

ORTONORMERAT KOORDINAT SYSTEM. LÄNGDEN AV EN VEKTOR. AVSTÅND MELLEN TVÅ PUNKTER. MITTPUNKT. TYNGDPUNKT. SFÄR OCH KLOT.

Lösningar basuppgifter 6.1 Partikelns kinetik. Historik, grundläggande lagar och begrepp

TMV151/TMV181. Fredrik Lindgren. 19 november 2013

Tentamen Elektronik för F (ETE022)

============================================================ V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±.

Magnetfälten beskrivs av följande Maxwells ekvationer

1 Föreläsning IX, tillämpning av integral

============================================================ V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE.

Tentamen 1 i Matematik 1, HF dec 2016, kl. 8:00-12:00

ORTONORMERADE BASER I PLAN (2D) OCH RUMMET (3D) ORTONORMERAT KOORDINAT SYSTEM

Lösningsförslag till deltentamen i IM2601 Fasta tillståndets fysik. Teoridel

GEOMETRISKA VEKTORER Vektorer i rummet.

16 Area- och volymberäkningar, areor av buktiga

Tentamen i Elektronik för E, ESS010, 12 april 2010

Finaltävling den 20 november 2010

anslås på kursens hemsida Resultatet: anslås på kursens hemsida Granskning:

24 Integraler av masstyp

Tentamen i Elektronik, ESS010, del 2 den 17 dec 2007 klockan 8:00 13:00 för inskrivna på elektroteknik Ht 2007.

9. Vektorrum (linjära rum)

Algebraiska uttryck: Introduktionskurs i matematik. Räknelagar: a = b a. a b. Potenser: 1. = ( n gånger )

Byt till den tjocka linsen och bestäm dess brännvidd.

Definition. En cirkel är mängden av de punkter i planet vars avstånd till en given punkt är (*)

Skriv tydligt! Uppgift 1 (5p)

TATA42: Föreläsning 12 Rotationsarea, tyngdpunkter och Pappos-Guldins formler

SIGNALER OCH SYSTEM II LEKTION 2 / MATEMATISK LEKTION 1. Fredrik Andréasson. Department of Mathematics, KTH

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

GEOMETRISKA VEKTORER Vektorer i rummet.

Användande av formler för balk på elastiskt underlag

Lösningar och kommentarer till uppgifter i 1.2

TENTAMEN. Matematik för basår I. Massimiliano Colarieti-Tosti, Niclas Hjelm & Philip Köck :00-12:00

PASS 1. RÄKNEOPERATIONER MED DECIMALTAL OCH BRÅKTAL

10. Tillämpningar av integraler

Matris invers, invers linjär transformation.

y > 0, 0 < y <1 y växande, 0 < y < 1

Sidor i boken

Sfärisk trigonometri

9. Bestämda integraler

Föreläsning 8. Ohms lag (Kap. 7.1) 7.1 i Griffiths

13 Generaliserade dubbelintegraler

Tentamen i Grundläggande ellära och digitalteknik ETA 013 för D

Geometri. 4. Fyra kopior av en rätvinklig triangel kan alltid sättas ihop till en kvadrat med hål som i följande figur varför?

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Tentamen i ELEKTROMAGNETISM I, för F1 och Q1 (1FA514)

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

1. (6p) (a) Använd delmängdskonstruktionen för att tillverka en DFA ekvivalent med nedanstående NFA. (b) Är den resulterande DFA:n minimal? A a b.

Transkript:

Tentmen i ETE5 Ellär och elektronik, 5/8 05 Tillåtn hjälpmedel: Formelsmling i kretsteori. Oserver tt uppgiftern inte är sorterde i svårighetsordning. All lösningr skll ges tydlig motiveringr. Bestäm Thévenin-ekvivlenten med vseende på nodpret. v 0 i 0 En ledningsn eskriven v två hlvcirkelågr med rdier r och r enligt nednstående figur eläggs med metll längs sin kortändr. Ledren hr ledningsförmåg σ och tjocklek t i normlriktningen mot ppperets pln. r σ r ) Bestäm resistnsen. ) Vd lir då r r, dvs r r = d lir mycket litet i förhållnde till r? [Tips: ln( x) x då x 0.]

3 I nednstående krets hr strömrytren vrit öppen under lång tid innn den sluts vid t = 0. t = 0 V 0 C C v C (t) ) Beräkn spänningen v C (t) för t > 0. ) Vd är den upplgrde energin i kpcitnsen C då t? c) Vilken effekt utveckls i resistnsen C då t? 4 En elmotor estår v en spole och drr därmed en viss ktiv och rektiv effekt. För tt undvik tt den rektiv effekten sk förses genom krftledningsnätet, görs oft en så klld fskompensering genom tt prllellkoppl en kondenstor över motorns nslutningr. Utöver sin kpcitns C, hr denn kondenstor också en läckresistns C. V 0 C C motor Låt motorns komplex effekt vid vinkelfrekvens ω ges v S m = P m (j tn ϕ). Nätspänningen V 0, vinkelfrekvensen ω, motorns ktiv effekt P m och fsvinkeln 0 < ϕ < π/ etrkts som känd. ) Vilken kpcitns C krävs för tt den totl rektiv effekten sk li noll? ) Vd lir den ktiv effekten i C? Vd är mest fördelktigt, en liten eller stor resistns C?

5 0 v in (V) -0 3 4 t (ms) v in v ut () 5 V v in v in v ut v ut () (c) Diodern i ovnstående schemn är idel, och insignlen längst upp till vänster nvänds i ll fllen. it grfern för utspänningrn för kretsrn (), () och (c). Ange nog mplituder och tider. 6 Nednstående krets är en kpcitnsmultipliktor, som kn nvänds för tt ök den effektiv kpcitnsen i en krets. 3 C C Betrkt, och C som känd storheter, och OP-förstärkren som idel. Vis hur 3 och C kn väljs så tt kretsrn är ekvivlent etrktde från nodpren. Vd är C /C? 3

Lösningr Prolemet kn löss genom successiv trnsformtioner melln Thévenin- och Nortonekvivlenter. Omvndl den vänstr prlllellkopplingen v en resistns och en strömkäll till en Théveninekvivlent: v 0 i 0 Seriekoppling v spänningskällor och resistnser ger i 0 v 0 i 0 v 0 Prllellkopplingen // ger resistnsen =. En sist trnsformtion ger 3 3 i 0 v 0 3 vilket utgör den sökt Théveninekvivlenten. Introducer ström i, spänning v, och koordinter r c och ϕ enligt nedn: r c r σ ϕ r i v i 4

Symmetri ger tt strömtätheten pekr i ϕ-riktningen, med en mplitud som endst kn ero på r c : J(r) = J(r c )e ϕ E(r) = σ J(r c)e ϕ Spänningen fås genom en integrl från till : v = E(r) dr = π ϕ=0 σ J(r c)e ϕ e ϕ r c dϕ = }{{} σ J(r c)r c π J(r c ) = σ r c π v =dr Den totl strömmen i ges nu genom en integrl över tvärsnittet: i = t z=0 Dett ger resistnsen r J(r c )e ϕ e r c=r }{{} ϕ dr c dz = t σ r }{{} π v dr c r r c =J =e n ds = v i = π tσ ln(r /r ) = tσv π ln r r För tt undersök vd som händer då r r, sätter vi r = r d och undersöker gränsen d 0. Vi hr ln r r = ln r r d = ln = ln( d/r ) d, d/r 0 d/r r Dett ger πr σtd, d/r 0 vilket är det förväntde uttrycket för en lång sml tråd med längd πr och tvärsnittsyt td. π Svr: ) =. ) tσ ln(r /r ) πr då d/r σtd 0. 3 ) För t > 0 kn vi ersätt kretsen till vänster om kpcitnsen med en Théveninekvivlent. Dess tomgångsspänning ges v spänningsdelning melln C och till C V C 0, och dess inre resistns är C // = C C. Vi hr då C C C C V 0 C i C v C (t) KVL och i C = C dv C ger C C V 0 C C C dv C v C(0) = 0 dv C C C C v C = V 0 C 5

Denn differentilekvtion hr lösningen (där vi utnyttjr tt v C (0) = 0 på grund v tt kpcitnsen är energitom vid t = 0) v C (t) = t 0 e (t t) C V C C 0 C = V [ 0 C C C C e(t t) ] C t C C t =0 ( ) C = V 0 e t C C C C ) Då t lir v C ( ) = V C 0 C. Den upplgrde energin i kpcitnsen är då w C = Cv C( ) = ( ) V 0 C C C c) Smm spänning ligger över C som över C. Dett ger effektutvecklingen Svr: ) v C (t) = V 0 4 C C C P C = v C( ) = V0 C ( C ) ( e t C C C ). ) w C = V 0 C ( C C ). c) PC = V 0 C ( C. ) ) Den rektiv effekten i motorn är Q m = P m tn ϕ. Den rektiv effekten i kpcitnsen är Q C = Im( V I ) = Im( ) = ωc V 0. För tt erhåll Q m Q C = 0 krävs C = Pm tn ϕ ω V 0. V 0 Z C ) Smm spänning V 0 ligger över C, vilket ger den ktiv effekten P C = För tt minsk denn effekt (som är oönskd) är ett högre C ättre än ett lägre. 5 ) Dioden spärrr då v in < 0, vilket ger v ut = 0. Då v in > 0 ges v ut = v in / genom spänningsdelning. 0 v in (V) V 0 C. -0 3 4 t (ms) ) Det krävs nu v in > 5 V för tt dioden sk led. När dett sker lir v ut = v in 5 V, nnrs är v ut = 0. Kurvn lir densmm som i uppgift ). c) Då v in > 0 leder den övre vänstr och nedre högre dioden, medn de ndr spärrr. Då v in < 0 är situtionen den motstt. Vi hr lltså följnde två situtioner: 6

v in > 0 v in < 0 v ut v ut v ut = v in / v ut = v in / Dett medför v ut = v in /, och vi får grfen 0 v in (V) -0 3 4 t (ms) 6 Vi örjr med tt härled förhållndet melln ström och spänning i kretsen till höger: i 3 v C Förhållndet melln ström och spänning över kpcitnsen ger i = C dv C = C d(v i 3 ) di i = dv 3 C 3 ( ) Det är inte nödvändigt tt lös denn differentilekvtion, vi ehöver r identifier motsvrnde ekvtion för kretsen till vänster. I denn krets ger negtiv återkoppling tt spänningen melln OP-ingångrn är noll, och vi kn introducer en nodpotentil v enligt nedn. 7

i v v v C Strömmen i är i = v v v ( v = ) (v v) Eftersom ingen ström kn gå in i plus-ingången på OP:n hr vi också v v = C dv Vi kn lös ut v från den först ekvtionen, v = v ) = C i och kominer med den ndr för tt erhåll ( v v i d = ( v Dett kn skrivs om som en differentilekvtion di ( i = C i ) dv ) = C dv Jämför vi med ekvtion ( ) identifierr vi 3 = och C = 3 C C = ( C = C ) 3 Svr: 3 = och C = C ( / ). Kvoten C /C = / kn görs stor om / görs stor. Kommentr: uppgiften kn också löss genom tt gör en Fourier- eller Lplce-trnsform v kretsrn och sätt impednsern lik för ll frekvenser. 8