Какая операция может привести к взрыву катушки индуктивности или конденсатора?

ЗАПРЕЩАЕТСЯ размыкать заряженную катушку индуктивности.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ закорачивать заряженный конденсатор.

Если вы думаете об этом из их фундаментальных уравнений:

$V = L\dfrac{di}{dt}$- внезапное изменение тока (т.е. принудительное размыкание цепи) приведет к бесконечному напряжению.

$I = C\dfrac{dv}{dt}$- внезапное изменение напряжения (например, короткое замыкание) приведет к бесконечному току.

Очевидно, что на практике он не бесконечен (из-за паразитных помех и способности достаточно быстро изменять напряжение/ток), НО он достаточно значителен, чтобы повредить электронику...

Катушки индуктивности накапливают поток, когда через них протекает ток. Когда индуктор обесточен, поток снова превращается в ток. Когда этот ток пытается пройти через очень высокое сопротивление, это приводит к очень высокому напряжению, потому что действует закон Ома. Это может привести к повреждению и/или травме. Вот почему мы используем обратноходовые диоды в индуктивных цепях.

Конденсаторы могут сохранять свой заряд в течение длительного времени, даже при отключении питания. Вот почему мы разряжаем конденсаторы вручную перед обслуживанием высоковольтного оборудования. Поскольку диэлектрик также может поглощать часть заряда и удерживать его после разрядки конденсатора, мы должны разрядить его несколько раз, чтобы убедиться, что конденсатор разряжен.

Итак, вы знаете, что это как-то связано с транзиентами, верно? Давайте проведем из этого мысленный эксперимент. Скажите, что у вас есть дроссель, он очень долго был подключен к источнику питания. Скажем, источник питания обеспечивает ток 1А. Тогда из-за его свойств (катушка индуктивности представляет собой нечто большее, чем короткое замыкание, когда дело доходит до устойчивого состояния) напряжение на ней будет равно 0 В.

Теперь представьте, что вы снимаете источник питания и меняете его на резистор 0 Ом. Что случилось бы? Сразу после удаления источника ток через катушку индуктивности по-прежнему составляет 1 А и теперь принудительно проходит через резистор 0 Ом, в результате чего V = I × R = 1 А × 0 Ом = 0 В. Пока все хорошо, ничего не изменилось.

А теперь представьте, что вы заменили резистор на 10-омную деталь, что произойдет сразу после отключения источника питания? Катушка индуктивности теперь пропускает свой ток через резистор 10 Ом: V = I × R = 1 А × 10 Ом = 10 В.

Теперь легко представить, что произойдет, если этот резистор будет становиться все больше и больше: 100 Ом дают 100 В, 1 кОм — 1 кВ, 1 МОм — 1 МВ и так далее. Сопротивление, близкое к бесконечности, будет означать (теоретическое) бесконечное напряжение, и именно здесь физика становится действительно интересной.

Конечно, в катушке индуктивности хранится лишь ограниченное количество энергии, и поэтому высокое напряжение не будет существовать очень долго, только короткое время после отключения источника питания.

Аналогичный мысленный эксперимент можно провести с конденсатором. Конденсатор представляет собой чуть больше двух пластин, которые не соприкасаются, поэтому имеет очень высокое сопротивление, и в установившемся режиме он заряжается напряжением, и ток не может течь. Подобно катушке индуктивности, мы снова можем подключить параллельный резистор, но теперь вы начинаете с очень высокого значения и возвращаетесь к 0 для короткого замыкания и вычисляете соответствующий ток сразу после того, как источник напряжения был удален.