Токи в цепях

Я знаю, как найти токи в зависимости от времени, когда у меня есть различные схемы с катушками индуктивности, резисторами и конденсаторами. Например, если у меня есть следующая схема:введите описание изображения здесь

Затем у меня есть 4 тока для анализа. Используя законы Кирхгофа, я могу получить 4 уравнения, два из которых включают производные по времени благодаря катушкам индуктивности. Так как есть 4 уравнения и 4 функции, я получаю систему дифференциальных уравнений, которую я могу или не могу решить, используя различные методы.

Однако теперь я столкнулся со многими различными проблемами, когда вы должны найти токи только «сразу после закрытия S» и «спустя долгое время после закрытия S». Кажется, что этот подход, который я использую, довольно сложен, и что есть лучший способ.

Что я пытался сделать, так это заменить что-то, что, как я знаю, верно для схемы сразу после закрытия S и через некоторое время после закрытия S. Однако я действительно не могу найти ничего, что я считаю очевидным. По прошествии длительного времени обычно помогает предположить, что г я г т 0 для большинства токов. Несмотря на то, что это предположение основано на том, что схема асимптотически достигает своего рода состояния равновесия, я не думаю, что вы можете заменить что-либо более сильным аргументом, если вы действительно не решите дифференциальные уравнения.

Однако я толком не могу сообразить, что подставить, чтобы знать токи в момент времени т "=" 0 . Это сложно, потому что кажется, что вам нужно знать, что г я г т Я сидел т "=" 0 , но я не понимаю, как вы можете это узнать. Обратите внимание, что я пытался найти объяснение в предоставленных ответах, но они не показывают, как решается проблема. На самом деле, я пытался искать это везде, и я действительно не могу найти ни одного ресурса, где они объясняют, как вы должны думать.

Другой пример проблемы, где мы должны сделать что-то подобное:введите описание изображения здесь

В этом случае, по прошествии длительного времени, вы, вероятно, можете предположить, что ток в конденсаторах 0 , а это означает, что напряжение на резисторах, включенных последовательно с ними, равно 0 . Однако что происходит сразу после замыкания цепи?

По сути, кажется, что нет простого способа мышления, который работал бы для большинства схем. Поэтому резюмирую мои вопросы:

  1. На первой картинке, как вы собираетесь находить токи в т "=" 0 ?
  2. На втором рисунке как можно найти токи на т "=" 0 ?
  3. Но самое главное: есть ли какой-то общий способ решения этих проблем? Как вы должны думать? Существуют ли какие-либо основные правила, которые вы можете проверить, сталкиваясь с такой проблемой, чтобы найти «начальный» и «долговременный» токи?

Ответы (1)

Включение и мышление в г / г т свойства С и л означает, что сопротивление индуктивности практически равно бесконечности, а сопротивление емкости равно нулю. В течение долгого времени дело обстоит с точностью до наоборот. В обоих случаях вам просто нужно решить простую цепь резисторов. В первом случае вы открываете схему на каждой катушке и заменяете каждый конденсатор просто кабелем. Во втором случае наоборот.

О, я понимаю! Для конденсатора начальный заряд равен 0 , что, я полагаю, является причиной того, что это похоже на кабель в т "=" 0 (потому что В "=" Вопрос / С ). Однако я не понимаю, почему индуктивность «действует» как бесконечное сопротивление-резистор. Я имею в виду г я / г т не может быть бесконечным, потому что это не соответствовало бы второму закону Кирхгофа. На каком предположении оно тогда основано?
Теперь, когда я думаю об этом, действительно ли очевидно, что конденсатор подобен кабелю на т "=" 0 только потому, что заряд 0 ? Я имею в виду технически, поскольку предполагается, что кабели имеют нулевое сопротивление, не может ли быть так, что заряд перестраивается «бесконечно быстро», а это означает, что первоначальный заряд не будет 0 ? Например, если подключить конденсатор напрямую к аккумулятору.
@Max Для конденсатора, который у вас есть я "=" С г ты / г т . Если вы согласны с этой формулой для идеального конденсатора, становится ясно, что если вы включите напряжение (бесконечный наклон), вы получите бесконечный ток. Это не зависит от заряда, уже имеющегося на конденсаторе. Это не обязательно должно быть нулем. Для «включения», следовательно, конденсатор подобен короткому замыканию.
@Max И снова для индуктивности все наоборот. С ты "=" л г я / г т вы видите, что скачок тока привел бы к бесконечному напряжению. Таким образом, ток в катушке индуктивности не является прерывистым. Поскольку вначале он равен нулю, он останется таким в первый раз.
@Max Вы используете это, например, в «фильтрах pi lc». Упрощенно можно сказать: конденсатор фильтрует шум напряжения, индуктор фильтрует шум тока.