Kapasitörlerin ve indüktörlerin t = 0 zamanında davranışları nelerdir?

Kapasitörler t = 0 zamanında açık devre veya kapalı devre gibi mi davranıyor? Neden? İndüktörler ne olacak?

Denedim ve aldığım şuydu: Başlangıçta anahtarı açtığımda, kapasitör kısa devre gibi davrandı. Bu olmamalı, değil mi? Bir kapasitör DC'yi engellemelidir. Birkaç farklı kapakla denedim. Çok kafam karıştı.

Kısa cevap:

İndüktör: at t=0açık devre gibidir 't = sonsuz' kapalı devre gibidir (iletken görevi görür)

Kondansatör: at t=0kapalı devre gibidir (kısa devre) 't = sonsuz' açık devre gibidir (kondansatörden akım yoktur)

Uzun cevap:

Bir kapasitör yükü, ; burada V, devreye uygulanan voltaj, R, seri dirençtir ve C, paralel kapasitanstır.$Vt=V(1-e^{(-t/RC)})$

Tam anlık güç uygulandığında, kapasitör 0v depolanmış gerilime sahiptir ve bu nedenle seri dirençle sınırlı teorik olarak sonsuz bir akım tüketir. (Kısa devre) Zaman ilerledikçe ve şarj biriktikçe, kapasitörlerin voltajı artar ve kapasitör voltajı ile uygulanan voltaj eşit olana ve kapasitöre (açık devre) hiçbir akım akana kadar akım tüketimi düşer. Bu etki daha küçük kapasitörlerle hemen tanınmayabilir.

Grafikleri ve bunu açıklayan biraz matematik içeren güzel bir sayfa http://webphysics.davidson.edu/physlet_resources/bu_semester2/c11_rc.html

Bir indüktör için, tersi, güç açıldığında, voltaj ilk uygulandığında, değişen voltaja karşı çok yüksek bir dirence sahiptir ve az akım (açık devre) taşır, zaman devam ettikçe, sabit gerilime karşı düşük direnç ve çok fazla akım taşır (kısa devre).

Endüktans ve kapasitans, değişim hızını sınırlayan etkilerdir. Her şey düzeldiğinde, artık değişiklik olmaz ve daha fazla etkisi olmaz. Yani uzun vadede , kararlı halde, kapasitörler ve indüktörler oldukları gibi görünür; nasıl inşa edildiğini biliyor olsaydınız, ancak kapasitans veya endüktansın var olduğunu bile bilmiyorlarsa, onların hareket etmesini beklediğiniz gibi davranırlar.

Bir indüktör bir teldir. Çekirdeği doyurduktan sonra kısa devre gibi davranır.

Bir kondansatör iki iletken arasındaki boşluktur. Şarj olduktan sonra açık devre gibi davranır.

Anlık davranışları bunun tam tersidir. Şarj olana kadar, bir kapak kısa devre gibi çalışır ve bir indüktör açık devre gibi davranır.

İdeal bir voltaj kaynağından ideal bir kapasitöre ideal bir anahtar açtığınızda, bazı garip çözümler elde edersiniz, bu durumda sonsuz bir süre için sonsuz akım. Yani kısa bir süre için kısa gibi görünüyor.

Daha gerçekçi çözümler, gerçek dünyayı modellemek için daha ideal bir unsur içerir, birincisi bir seri direnç olabilir.

Toprağa bağlı şarjsız bir kapasitör için diğer pim (anahtarın tarafı) da toprak potansiyeline sahiptir. Anında anahtarı kapatırsanız akım toprağa gider, gördüğü şey budur. Ve akım, kondansatör olmadan toprağa bağlanacağınız zamankiyle aynıdır: kısa devre, kısa devre.

Bu büyük şarj, bu büyük şarjın şarj etmek için kapasitörün seri direncinden geçmesi gerektiğinde hızla düşer.

Kondansatör için:

En , , bir kısa devre olarak kapasitör boğulan bir çok.$t=0$$V=0$

'De , , bir açık devre olarak kapasitör boğulan bir çok.$t=\infty$$i=0$

İndüktör için:

En , , bir açık devre olarak indüktör boğulan bir çok.$t=0$$i=0$

'De , , bir kısa devre olarak indüktör boğulan bir çok.V = $t=\infty$$V=0$

Kondansatörler enerjiyi bir elektrik alanı şeklinde depoladığından, elektrik enerjisini depolayıp serbest bırakabilen küçük ikincil hücreli piller gibi davranma eğilimindedirler. Tamamen boşalmış bir kapasitör, terminalleri boyunca sıfır volt tutar ve şarjlı bir kapasitör, tıpkı bir pil gibi, terminalleri boyunca sabit bir voltaj tutar. Kondansatörler diğer voltaj kaynaklarına sahip bir devreye yerleştirildiğinde, ikincil hücreli bir pilin bir jeneratöre bağlanması sonucu şarj olacağı gibi, bu kaynaklardan enerji emeceklerdir. Terminal voltajı sıfır olan tamamen boşalmış bir kapasitör, bir voltaj kaynağına bağlandığında başlangıçta kısa devre görevi görür ve bir şarj oluşturmaya başlarken maksimum akım çeker. Zamanla, kapasitörün terminal gerilimi kaynaktan uygulanan gerilimi karşılamak için yükselir, ve kapasitörden geçen akım buna göre azalır. Kondansatör kaynağın tam voltajına ulaştığında, akım çekmeyi durduracak ve esas olarak bir açık devre gibi davranacaktır.

Bunları diferansiyel denklemleri açısından düşünmeyi seviyorum. Temel olarak her biri için anlık denklemler şunlardır:

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

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

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

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

Bu bileşenler için onları ilginç kılan diferansiyel terimlerdir. Bu nedenle değişim oranı ne kadar yüksek olursa, indüktörlerdeki V artışı o kadar büyük olur veya kondansatörlerde yükselir. Oysa indüktörler için akım ve kapasitörler için voltaj uygulananlarla sınırlıdır.

Kondansatör, anahtar uzun süre kapalı veya açıldığında olduğu gibi sabit durumdayken açık devre görevi görür.

Anahtar durumu değiştirilir değişmez, kapasitör zaman sabitine bağlı olarak son derece kısa bir süre için kısa devre görevi görecek ve bir süre bu durumda olduktan sonra tekrar açık devre olarak davranmaya devam edecektir. Ve indüktör için akımda bir değişiklik olduğunda sabit durumunda kısa devre ve açık devre gibi davranacaktır.

Kapasitör t = 0'da kısa devre gibi davranır, kondansatörün içinde önde gelen akım olması gerekir. İndüktör başlangıçta açık devre gibi davranır, bu nedenle voltaj endüktörün açık terminalleri boyunca anında t = 0'da ve dolayısıyla iletkenlerde göründüğü için voltaj indüktörde açar.

Bununla ilgili (adım yanıtı) konuşan videoma buradan göz atabilirsiniz:

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

Temel olarak, bir kondansatör voltajdaki bir değişime direnir ve bir indüktör akımdaki bir değişime direnir. Böylece, t = 0'da bir kondansatör kısa devre ve indüktör açık devre görevi görür.

Bu iki kısa video da yardımcı olabilir, kapasitörlerin ve indüktörlerin 3 etkisine bakarlar:

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

sadece kapasitörün voltajı 0'dan yükseğe yükseldiğini unutmayın, bu nedenle intital olarak ov kapasitörde kısa ckt gibi davranır ve yüksek voltajlı kapak için açık ckt gibi davranır, indüktör durumunda ters