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分析电容器电路中的能量损失

来源:新能源汽车网
时间:2023-03-09 17:04:23
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分析电容器电路中的能量损失我们经常遇到有两个电容器的情况,其中一个充电到某个电压水平,另一个充电到某个较低的电压水平,为了讨论的目的,我们将其称为放电至零伏。然后,我们关闭一些如图

我们经常遇到有两个电容器的情况,其中一个充电到某个电压水平,另一个充电到某个较低的电压水平,为了讨论的目的,我们将其称为放电至零伏。然后,我们关闭一些如图 1所示连接的开关。

图 1将两个电容器一起切换的电路图,其中 t = 0 时的电压对于 C1 为 Va,对于 C2 为 0。然后开关闭合,随着时间移动到无穷大,C1 和 C2 都将充电到电压 Vb。资料:约翰·邓恩

如果我们等到时间结束,两个电容器的电压终会变得相等。另一方面,如果我们只等待个人生活中的某个合理时间,两个电容器的电压就会非常接近。该过程似乎需要多长时间是电路时间常数的函数,该时间常数本身是与“R”的电阻值成正比的某个值。

在所描述的过程中会有一些能量损失,我们可以通过两种方式检查,首先通过电荷守恒(图 2),然后通过微积分(图 3)。

图 2个电荷守恒分析,其中能量损失是用代数计算的。

图 3第二次分析产生与次相同的结果,并且是通过微积分完成的,其中总能量损耗等于电阻器能量,终来自电阻器的功率。

有人可能会注意到的半显而易见的难题是,如果 R 的值变为零,但仍然存在非零能量损失,电路中就会出现能量损失。那么,失去的能量去哪儿了呢?

有人曾经向我建议,R = 0 时的能量损失是通过电磁能脉冲的神奇辐射产生的。对这个想法说“不”。两种能量损失分析产生相同的结果,即给定无间,能量损失为显示的量并且相对于电阻值 R不变。

如果我们允许 R 变为零,能量损失保持不变,但它发生得更快,这意味着事件的功率水平上升,走向无穷大,因为事件的持续时间缩短,而 R 趋向于零。通过这一切,能量损失保持不变(图 4)。

图 4终揭示真相的陈述。

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