Это может быть очень простой вопрос, но мое непонимание связано с разницей между тем, как физика объясняет зарядку конденсаторов, и тем, как мы анализируем схемы при анализе цепей.
Согласно физике, когда батарея подключена к незаряженному конденсатору, электроны перетекают с одной пластины на другую, создавая электрическое поле и, следовательно, разность потенциалов на конденсаторе. Эта разность потенциалов начинается с 0 и увеличивается, пока не достигнет напряжения батареи.
Однако это означает, что за время зарядки конденсатора разность потенциалов на нем отличается от разности потенциалов батареи. Согласно анализу схемы (или, по крайней мере, модели с сосредоточенными элементами) это соединение неверно . Параллельность двух элементов определяется тем, что они имеют одинаковое напряжение.
Единственное решение, которое я могу придумать прямо сейчас, заключается в том, что такое соединение действительно допустимо, однако в реальных цепях не бывает идеальных коротких замыканий, поэтому, если мы подключим батарею к конденсатору, провода будут иметь небольшое сопротивление и поэтому мы можем смоделировать их как резисторы в цепи. Таким образом, когда батарея подключена, сопротивление сначала будет иметь все напряжение батареи, а конденсатор будет иметь 0 вольт. Ток, который течет, возникает из-за зарядки конденсатора (и будет очень высоким, потому что сопротивление провода очень низкое). Когда конденсатор заряжается, его напряжение увеличивается, а напряжение резистора уменьшается, пока конденсатор не примет на себя все напряжение батареи, в результате чего ток станет равным нулю, и поэтому напряжение резистора станет равным 0.
Вот почему при анализе переходной характеристики конденсатора всегда есть резистор (обычно с большим сопротивлением, порядка 10 кОм), включенный последовательно с конденсатором.
Это действительно так? Или я что-то упускаю?
Хороший вопрос. Если вы подключите ИДЕАЛЬНЫЙ источник напряжения к ИДЕАЛЬНОМУ конденсатору, вы получите именно ту ситуацию, которую описываете. ИДЕАЛЬНЫЙ ответ заключается в том, что будет БЕСКОНЕЧНОЕ количество тока в течение БЕСКОНЕЧНО короткого промежутка времени, чтобы во всем разобраться.
На практике этого не происходит, так как ИДЕАЛЬНЫХ источников напряжения и конденсаторов не существует. Все источники реального напряжения имеют некоторый конечный (ненулевой) импеданс источника, который ограничивает ток и приводит к нормальной экспоненциальной зарядке конденсатора. Чем меньше импеданс источника, тем быстрее будет заряжаться конденсатор и тем выше будет начальный зарядный ток.
И всегда есть вариант Б: что-то просто взорвется. За подключением большого незаряженного конденсатора к мощному источнику питания с очень низким импедансом лучше всего наблюдать с безопасного расстояния, пока фейерверк не утихнет. Другими словами: НЕ ДЕЛАЙТЕ ЭТОГО.
нанофарад
Винни
Только я