Các hành vi của tụ điện và cuộn cảm tại thời điểm t = 0 là gì?

12

Các tụ điện hoạt động như một mạch mở hoặc mạch kín tại thời điểm t = 0? Tại sao? Còn cuộn cảm thì sao?

Tôi đã thử nó, và những gì tôi nhận được là thế này: Ban đầu khi tôi mở công tắc, tụ điện hoạt động như một mạch ngắn. Điều đó không nên xảy ra, phải không? Một tụ điện nên chặn DC. Tôi đã thử với một vài mũ khác nhau. Tôi rất bối rối.

capacitor inductor

— Kevin Vermeer
nguồn

3

Điều gì về cuộn cảm? Có lẽ tốt nhất là cung cấp chi tiết cho mạng được đề cập. Ngoài ra, nếu bạn có quyền truy cập vào một phòng thí nghiệm, tôi khuyên bạn nên dùng thử. Nhìn thấy nó thực sự giúp bạn nắm bắt những gì đang xảy ra.

— Lou

3

Một tụ điện trông giống như một mạch mở đến một điện áp ổn định nhưng giống như một mạch đóng (hoặc ngắn) để thay đổi điện áp. Và cuộn cảm trông giống như một mạch kín với dòng điện ổn định, nhưng giống như một mạch mở với sự thay đổi của dòng điện.

— Chris Stratton

Bạn có lẽ nên đặt điều này như một câu trả lời, vì tôi tin rằng đó là những gì OP đang tìm kiếm. Có lẽ với một giải thích ngắn gọn về lý do tại sao (nắp sạc và từ trường và như vậy).

— Tevo D

@Tuva - Cảm ơn, mặc dù tôi không thể nhận tất cả tín dụng - đó là một cải tiến về chỉnh sửa được đề xuất.

— Kevin Vermeer

@ChrisStratton Tôi nghĩ rằng OP sẽ dễ hiểu hơn nhiều nếu bạn nói về đặc điểm của các thành phần mạch này theo trở kháng của chúng trong các ứng dụng khác nhau thay vì ghi nhớ những gì chúng nên có. Mặc dù, bài đăng này đã cũ nên rất có thể anh ấy đã nhận được nó.

— sherrellbc

29

Câu trả lời ngắn:

Cuộn cảm: at t=0giống như một mạch mở tại 't = infinite' giống như một mạch kín (hoạt động như một dây dẫn)

Tụ điện: at t=0giống như một mạch kín (ngắn mạch) tại 't = infinite' giống như mạch hở (không có dòng điện qua tụ điện)

Câu trả lời dài:

Một điện tích tụ được cho bởi $Vt=V(1-e^{(-t/RC)})$ trong đó V là điện áp đặt vào mạch, R là điện trở nối tiếp và C là điện dung song song.

Tại công suất tức thời chính xác được áp dụng, tụ điện có 0v điện áp được lưu trữ và do đó tiêu thụ một dòng điện vô hạn theo lý thuyết bị giới hạn bởi điện trở nối tiếp. (Đoản mạch) Khi thời gian tiếp tục và điện tích tích lũy, điện áp tụ tăng lên và mức tiêu thụ hiện tại giảm xuống cho đến khi điện áp tụ và điện áp đặt vào bằng nhau và không có dòng điện chạy vào tụ điện (mạch hở). Hiệu ứng này có thể không được nhận ra ngay lập tức với các tụ điện nhỏ hơn.

Một trang đẹp với đồ thị và một số toán học giải thích điều này là http://webphysics.davidson.edu/physlet_resource/bu_semester2/c11_rc.html

Đối với một cuộn cảm, điều ngược lại là đúng, tại thời điểm bật nguồn, khi điện áp được sử dụng lần đầu tiên, nó có điện trở rất cao đối với điện áp thay đổi và mang ít dòng điện (mạch hở), khi thời gian tiếp tục, nó sẽ có một điện trở thấp với điện áp ổn định và mang nhiều dòng điện (ngắn mạch).

— đánh hơi
nguồn

Trong cuộn cảm, EMF phía sau xuất phát từ đâu tại t = 0? Có vẻ như tại thời điểm này, bạn cần một dòng o để tạo ra sự thay đổi trong từ trường, nhưng nếu điện trở là vô hạn tại thời điểm đó thì không có dòng điện?

— bigjosh

10

Điện cảm và điện dung là những hiệu ứng giới hạn tốc độ thay đổi. Một khi mọi thứ đã ổn định, không còn thay đổi, và chúng không còn tác dụng nữa. Vì vậy, trong trạng thái dài hạn , ổn định, tụ điện và cuộn cảm trông giống như những gì chúng là; họ hành động như bạn mong muốn họ hành động nếu bạn biết chúng được chế tạo như thế nào, nhưng thậm chí không biết điện dung hoặc điện cảm thậm chí còn tồn tại.

Một cuộn cảm là một dây. Sau khi nó bão hòa lõi, nó hoạt động như một mạch ngắn.

Một tụ điện là một khoảng cách giữa hai dây dẫn. Sau khi sạc, nó hoạt động như một mạch mở.

Hành vi tức thời của họ là ngược lại. Cho đến khi chúng tích điện, một nắp hoạt động như một mạch ngắn, và một cuộn cảm hoạt động như một mạch hở.

— Stephen Collings
nguồn

4

Khi bạn bật một công tắc lý tưởng từ một nguồn điện áp lý tưởng, đến một tụ điện lý tưởng, bạn sẽ nhận được một số giải pháp kỳ lạ, trong trường hợp này là dòng điện vô hạn trong một thời gian vô hạn. Vì vậy, nó trông giống như một thời gian ngắn.

Các giải pháp thực tế hơn bao gồm yếu tố lý tưởng hơn để mô hình hóa thế giới thực, đầu tiên có thể là một loạt kháng chiến.

— russ_hensel
nguồn

3

Đối với một tụ điện không tích điện được nối với mặt đất, pin khác (phía bên của công tắc) cũng có tiềm năng. Ngay lúc bạn đóng công tắc , dòng điện sẽ chạm đất, đó là những gì nó nhìn thấy. Và dòng điện cũng giống như khi bạn kết nối với mặt đất mà không cần tụ điện: ngắn mạch là ngắn mạch.

Dòng điện ngắn mạch đó nhanh chóng giảm xuống khi điện tích lớn này phải tìm đường đi qua điện trở nối tiếp của tụ điện để sạc nó.

— stevenvh
nguồn

2

Đối với tụ điện:

V (t) = = V (1 - e^{(- t / R C)})

$V(t)=V(1-e^{(-t/RC)})$

$t=0$ $V=0$

Tôi (t) = = \frac{V}{R} \cdot e^{(- t / R C)}

$i(t)=\frac{V}{R} \cdot e^{(-t/RC)}$

$t=\infty$ $i=0$

Đối với cuộn cảm:

Tôi (t) = = \frac{V}{R} \cdot (1 - e^{(- R t / L)})

$i(t)=\frac{V}{R} \cdot(1-e^{(-Rt/L)})$

$t=0$ $i=0$

V (t) = = V_{e}^{(- R t / L)}

$V(t)=V_e^{(-Rt/L)}$

$t=\infty$ $V=0$

— varup gupta
nguồn

1

Bởi vì các tụ điện lưu trữ năng lượng dưới dạng điện trường, chúng có xu hướng hoạt động giống như pin tế bào thứ cấp nhỏ, có thể lưu trữ và giải phóng năng lượng điện. Một tụ điện phóng điện hoàn toàn duy trì điện áp bằng 0 trên các thiết bị đầu cuối của nó và một tụ điện tích điện duy trì một lượng điện áp ổn định trên các thiết bị đầu cuối của nó, giống như một pin. Khi các tụ điện được đặt trong một mạch với các nguồn điện áp khác, chúng sẽ hấp thụ năng lượng từ các nguồn đó, giống như pin tế bào thứ cấp sẽ được sạc do kết nối với máy phát. Một tụ điện phóng điện hoàn toàn, có điện áp đầu cực bằng 0, ban đầu sẽ hoạt động như một mạch ngắn khi được gắn vào nguồn điện áp, rút ra dòng điện tối đa khi nó bắt đầu tích điện. Theo thời gian, điện áp đầu cuối của tụ điện tăng lên để đáp ứng điện áp được áp dụng từ nguồn, và dòng điện qua tụ giảm tương ứng. Khi tụ điện đã đạt đến điện áp đầy đủ của nguồn, nó sẽ ngừng rút dòng điện từ nó và hoạt động cơ bản như một mạch điện mở.

— mfahadkukda
nguồn

1

Tôi thích nghĩ về những điều này về phương trình vi phân của chúng. Về cơ bản các phương trình tức thời cho mỗi là:

$V = L \cdot \dfrac{dI}{dt}$

$I = C \cdot \dfrac{dV}{dt}$

$\Big(\dfrac{dI}{dt}\Big)$

$\Big(\dfrac{dV}{dt}\Big)$ $I = C \cdot \dfrac{1}{0.000001}$

Chính các điều khoản khác biệt cho các thành phần này làm cho chúng thú vị. Do đó, tốc độ thay đổi càng cao thì V càng lớn trên cuộn cảm, hoặc tôi tăng đột biến trong các tụ điện. Trong khi đó dòng điện cho cuộn cảm và điện áp cho tụ điện bị giới hạn ở những gì được áp dụng.

— người dùng6972
nguồn

0

Các tụ điện hoạt động như mạch mở khi nó ở trạng thái ổn định như khi đóng hoặc mở trong thời gian dài.

Ngay khi trạng thái chuyển đổi được thay đổi, tụ điện sẽ hoạt động như ngắn mạch trong một thời gian ngắn vô cùng phụ thuộc vào hằng số thời gian và sau khi ở trạng thái đó một thời gian, nó sẽ lại tiếp tục hoạt động như một mạch hở. Và đối với cuộn cảm, nó sẽ hoạt động như một mạch ngắn ở trạng thái ổn định và mạch hở khi có sự thay đổi dòng điện.

— noor randhawa
nguồn

0

Tụ hoạt động như ngắn mạch ở t = 0, lý do mà tụ có dòng điện dẫn trong nó. Cuộn cảm hoạt động giống như một mạch mở ban đầu, do đó điện áp dẫn trong cuộn cảm khi điện áp xuất hiện ngay lập tức trên các đầu cực mở của cuộn cảm ở t = 0 và do đó dẫn.

— Abdul Wahid
nguồn

0

Bạn có thể xem video của tôi nói về điều này (phản hồi bước) tại đây:

https://www.youtube.com/watch?v=heufatGyL1s

Về cơ bản, một tụ điện chống lại sự thay đổi điện áp, và một cuộn cảm chống lại sự thay đổi trong dòng điện. Vì vậy, tại t = 0, tụ điện đóng vai trò ngắn mạch và cuộn cảm đóng vai trò là mạch hở.

Hai video ngắn này cũng có thể hữu ích, họ xem xét 3 tác động của tụ điện và cuộn cảm:

https://www.youtube.com/watch?v=m_P1rvhEeiI&index=7&list=PLzHyxysSubUlqBguuVZCeNn47GSK8rcso&t=101s

— Daniel Bogdanoff - Keysight
nguồn

-1

Đơn giản chỉ cần nhớ tụ điện tăng điện áp từ 0 lên cao, vì vậy, tại tụ điện tại tụ điện hoạt động như ckt ngắn và đối với nắp điện áp cao hoạt động như ckt mở, đảo ngược trong trường hợp của cuộn cảm

— mania matri
nguồn

Đây không phải là một định nghĩa chính xác. Dòng điện trong các tụ điện phụ thuộc vào tốc độ thay đổi của điện áp, không phải điện áp tuyệt đối. Dòng điện trong một cuộn cảm phụ thuộc vào tích phân của điện áp, không phải điện áp tuyệt đối.

— Joe Hass

1

@JoeHass: Câu trả lời bị nói xấu, nhưng về cơ bản nó không chính xác.

— Dave Tweed