分析電容器電路中的能量損耗


我們經(jīng)常遇到有兩個電容器的情況,其中一個充電到某個電壓水平,另一個充電到某個較低的電壓水平,為了討論的目的,我們將說這意味著放電到零伏。然后,我們關(guān)閉連接的一些開關(guān),如 圖1.
圖1 將兩個電容器切換在一起的電路圖,其中t = 0時的電壓對于C1為Va,對于C2為0。然后關(guān)閉開關(guān),隨著時間移動到無窮大,C1和C2都將充電至電壓Vb。 約翰·鄧恩
如果我們等到時間的盡頭,兩個電容器的電壓最終將變得相等。另一方面,如果我們只等待一些合理的時間,在我們的個人壽命中,兩個電容器的電壓將非常接近彼此。該過程似乎需要多長時間將取決于電路的時間常數(shù),而時間常數(shù)本身將是與“R”的電阻值成正比的值。
在所描述的過程中會有一些能量損失,我們可以通過兩種方式進行檢查,首先是通過電荷守恒(圖2),然后通過微積分(圖3).

圖2 首先分析電荷守恒,其中能量損失是代數(shù)計算的。

圖3 第二次分析產(chǎn)生與第一次相同的結(jié)果,并且使用微積分完成,其中總能量損失相當(dāng)于電阻能量,最終由電阻的功率得出。
有人可能會注意到的半明顯的難題是,在電路中存在能量損失,其中如果R的值變?yōu)榱?,但仍存在非零能量損失。因此,損失的能量去哪兒了?
有人曾經(jīng)向我建議,R = 0的能量損失是通過電磁能量脈沖的神奇輻射產(chǎn)生的。對這個想法說“不”。兩個能量損失分析產(chǎn)生相同的結(jié)果,即給定無限時間,能量損失是所示的數(shù)量,并且 不變量 關(guān)于電阻值,R.
如果我們允許R趨于零,能量損失保持不變,但它發(fā)生得更快,這意味著事件的功率水平上升,走向無窮大,因為事件的持續(xù)時間縮小,而R走向零。通過所有這些,能量損失保持不變(圖4).

圖4 對最終揭示的真相的陳述。
約翰·鄧恩 是一名電子顧問,畢業(yè)于布魯克林理工學(xué)院(BSEE)和紐約大學(xué)(MSEE)。
責(zé)任編輯:David
【免責(zé)聲明】
1、本文內(nèi)容、數(shù)據(jù)、圖表等來源于網(wǎng)絡(luò)引用或其他公開資料,版權(quán)歸屬原作者、原發(fā)表出處。若版權(quán)所有方對本文的引用持有異議,請聯(lián)系拍明芯城(marketing@iczoom.com),本方將及時處理。
2、本文的引用僅供讀者交流學(xué)習(xí)使用,不涉及商業(yè)目的。
3、本文內(nèi)容僅代表作者觀點,拍明芯城不對內(nèi)容的準(zhǔn)確性、可靠性或完整性提供明示或暗示的保證。讀者閱讀本文后做出的決定或行為,是基于自主意愿和獨立判斷做出的,請讀者明確相關(guān)結(jié)果。
4、如需轉(zhuǎn)載本方擁有版權(quán)的文章,請聯(lián)系拍明芯城(marketing@iczoom.com)注明“轉(zhuǎn)載原因”。未經(jīng)允許私自轉(zhuǎn)載拍明芯城將保留追究其法律責(zé)任的權(quán)利。
拍明芯城擁有對此聲明的最終解釋權(quán)。