Tụ điện kết nối trực tiếp với pin

Đây có thể là một câu hỏi ngớ ngẩn / người mới bắt đầu, nhưng tôi gặp khó khăn để hiểu chính xác điều gì xảy ra khi chúng ta kết nối trực tiếp một tụ điện thực với pin.

Theo hiểu biết của tôi, về mặt lý thuyết, khi một tụ điện không tích điện được kết nối trực tiếp với pin, giả sử, 9 volt, ngay lập tức tụ điện sẽ được sạc và điện áp của nó cũng sẽ trở thành 9V. Điều này sẽ xảy ra vì không có điện trở giữa tụ điện và pin, do đó sự thay đổi của dòng điện theo thời gian sẽ là vô hạn. Rõ ràng, điều này là đúng khi nói về các thành phần lý tưởng và các mạch không thực tế.

Tôi nghĩ rằng làm điều đó trong cuộc sống thực sẽ gây ra tia lửa, các bộ phận bị hư hỏng, vụ nổ hoặc bất cứ điều gì. Tuy nhiên, tôi đã thấy một số video và mọi người thường kết nối pin trực tiếp với tụ điện. Ngoài ra, dòng điện chạy từ pin đến tụ điện bằng cách nào đó có cường độ thấp, vì phải mất một thời gian đáng kể để làm cho tụ điện có cùng điện áp với pin.

Tôi muốn biết tại sao điều này xảy ra, cảm ơn.

Đây là một ví dụ về mạch tôi đã nói về:

Cả pin và tụ điện đều có điện trở trong.

Tụ điện của bạn trông hơi giống thế này ở bên trong:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Tất nhiên, tôi không biết tụ điện của bạn, vì vậy tôi không biết chính xác điện trở trong, nhưng 3Ohm sẽ là một xấp xỉ đủ gần.

Điều tương tự cũng xảy ra trong pin của bạn, vì vậy trên thực tế bạn đang làm điều này:

^{mô phỏng mạch này}

Vì vậy, bây giờ trong một khoảng thời gian nhỏ, dòng điện sẽ tối đa, nhưng chỉ khoảng 0,9A

Tất nhiên, khi bạn đặt tụ điện vào pin như vậy, bạn sẽ không tiếp xúc tốt, do đó cũng sẽ có thêm một số điện trở ở đó, vì vậy nó thậm chí có thể là 0,7A.

Lý do bây giờ cần có thời gian, là khi tụ tích điện, điện áp trên các điện trở giảm, do đó dòng điện cũng giảm, do đó điện áp trên tụ sẽ tăng chậm hơn, và cứ như vậy, vì vậy nó sẽ thực sự tiếp cận điện áp pin ngày càng chậm.

Các điện trở hoặc tụ điện càng lớn thì càng mất nhiều thời gian.

Thời điểm nó ở mức 67% có thể được tính bằng R * C.

Vậy trong ví dụ đó là: t (67%) = R * C = 10 * 220u = 2.2ms.

Nhưng nếu tụ điện là 22000uF (= 22mF) thì thời gian RC, như được gọi, sẽ là 220ms, hoặc 0,22 giây để nó sạc với tổng điện trở là 10Ohm. Nhưng với một tụ điện có kích thước như vậy, nó cũng có thể có điện trở cao hơn một chút, do đó sẽ làm cho nó chậm hơn.

Và sau đó nó chỉ ở mức 67%. 30% tiếp theo sẽ mất nhiều thời gian hơn.

EDIT: Lưu ý; tăng sức đề kháng 9V-bat theo nhận xét của Nick.

Pin thực và tụ điện có điện trở trong sẽ hoạt động để giảm dòng sạc cho tụ điện. Điều này sẽ ngăn chặn cái chết và sự hủy diệt mà bạn đang mong đợi. :-)

Trong mọi trường hợp, thật khó để nhìn thấy một tia lửa được tạo ra với 9 volt ...

Ngoài câu trả lời hữu ích của Asmyldof, điều đáng chú ý là ngay cả khi tất cả các dây dẫn đều siêu dẫn với điện trở bằng 0, dòng điện ban đầu sẽ không vô hạn và dòng điện sẽ phân rã về không .

Tại sao không phải là vô hạn hiện tại? Khi có một vòng lặp của dòng điện, mạch sẽ có một số điện cảm. Vì vậy, hiện tại ban đầu sẽ tăng với tốc độ Vbatt / L. Điện áp trên tụ sẽ bắn qua Vbatt tới gần gấp đôi giá trị đó và sau đó đảo ngược, tạo ra một hình sin bị ẩm ở giữa Vbatt.

Tại sao ẩm ướt? Chúng tôi đang tạo ra một từ trường biến đổi theo thời gian. Đó là cách tạo ra sóng điện từ (radio). Công suất trong trường bức xạ sẽ làm cho dao động trong dòng điện bị tắt.

Như bạn nói, chỉ trong "lý thuyết", chúng ta mới có thể có được kết quả "lý tưởng".
Sử dụng các nguồn năng lượng thực tế và tụ điện, người ta thu được kết quả không lý tưởng . Điều này là do các thành phần thực có "điện trở" bổ sung, điện cảm và điện dung.
Mặc dù người ta không bao giờ có thể có được kết quả lý tưởng, bằng cách giữ các thành phần "bổ sung" càng nhỏ càng tốt, chúng ta có thể thu được kết quả "gần" với lý tưởng.
Trong trường hợp cụ thể của bạn, lý do không có "hiệu ứng kịch tính" là vì pin và tụ điện có điện trở trong . Do đó, tụ điện sẽ không sạc ngay đến điện áp pin. Nó sẽ "từ từ" sạc lên ở mức "bình thường"
Tóm lại, lý do tại sao các tụ điện mất thời gian để sạc lên là - điện trở trong .