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电感电容的暂态特性

已有 8971 次阅读 2017-12-21 01:25 |个人分类:电子电工技术|系统分类:教学心得| 电容, 电感, 暂态特性

电感暂态特性

以前有些教材上的电路图不太好,只有一个电阻,而且开关的位置也不好,无法体现电感电压突变但电流不突变的特性。下面这个动画就清晰很多。(电脑上看没问题,但不太适合用手机看,我用iphone传到qq上以后发现gif的暂停会变得混乱。)

R1为限流电阻避免烧毁电源,开关R2的位置保证电感任意时刻都会处于某一个回路中。电压表、电流表、电源的正极都在上方,指针右偏时读数>0,左偏时读数<0竖直向上时读数=0

假设开关闭合前电感已放磁完毕,闭合那一刻为t10,t10+时电感看成断路,τ=L/(R1//R2),过段时间后充磁完毕,将R2短路。

假设开关打开前电感已充磁完毕,打开那一刻为t20,t20-时电感看成电源(有的教材上认为是短路,不过我觉得电源更好。),对R2释放能量。τ=L/R2过段时间后放磁完毕。

上课试了下,动画太快了看不清。另外,还想把充磁放磁、零状态响应、零输入响应等概念塞进去,就做成了下面这个静态图。放磁开始时存在一个比U更高的电压,拔插头时,有时会有电火花,应该和这个高电压有关吧。


电容暂态特性

为了和电感对应也做一个好了。电容的情况要好理解一些,因为可以用极板电荷数量不突变来解释。

 

R1为限流电阻避免烧毁电源,开关和R2的位置保证电容任意时刻都会处于某一个回路中。电压表、电流表、电源的正极都在上方,指针右偏时读数>0,左偏时读数<0。

假设开关闭合前电容已放电完毕,闭合那一刻为t10,t10+时电容看成短路,τ=(R1//R2)C过段时间后充电完毕,电流从R2流回电源。

假设开关打开前电容已充电完毕,打开那一刻为t20,t20-时电容看成电源,对R2释放能量。τ=R2 C过段时间后放电完毕。

如果戴维南定理用得很熟练的话,更容易理解τ计算。电阻的电压、电流有时突变,有时不突变。要是再多几个元件就不好分析了。

把充电放、零状态响应、零输入响应等概念塞进去,就做成了下面这个静态图。



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以前用flash做过两个电容的充放电,可以鼠标点击开关、改变电阻电容大小,观察电压电流的实时变化,可惜电场线还是没画好。而且一直没做电感充放磁,估计是怕麻烦吧,而且也担心做了个错的东西传上来误人子弟。下面是一些相关的链接,有的是在教大学物理时做的,不过我现在已经不记得当时为什么要做这些东西了。

链接:【可调】电容.漂亮的充放电函数图

链接:【可调】电容.改变的那一瞬间发生了什么

链接:【三维.不可调】磁感“线”

链接:【可调】螺线管磁感线模型

链接:C、D、E分别代表什么?

链接:L、H、B分别代表什么?

swfcabin很早以前就打不开了。有的链接博文的最下方有播放器和swf文件下载,不过下载后Chrome会报警告,在意这一点的就不用下载了。



https://wap.sciencenet.cn/blog-729147-1090729.html

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