Конденсатор, підключений безпосередньо до акумулятора

Це може бути тупим / початковим питанням, але у мене виникають труднощі зрозуміти, що саме відбувається, коли ми підключаємо реальний конденсатор безпосередньо з акумулятором.

Наскільки я розумію, теоретично, коли незаряджений конденсатор підключений безпосередньо до батареї, скажімо, 9 вольт, миттєво конденсатор зарядиться, і його напруга також стане 9В. Це станеться тому, що між конденсатором і акумулятором немає опору, тому зміна струму за часом буде нескінченною. Очевидно, що це стосується ідеальних компонентів та нереалістичних схем.

Я думав, що робити це в реальному житті викличе іскри, пошкоджені компоненти, вибухи чи інше. Однак я бачив деякі відео, і люди зазвичай підключають батареї безпосередньо з конденсаторами. Крім того, струм, що надходить від акумулятора до конденсатора, якось низький, тому що потрібен певний час, щоб конденсатор мав таку саму напругу, що і акумулятор.

Я хотів би знати, чому це відбувається, дякую.

Це приклад схеми, про яку я говорив:

І акумулятор, і конденсатор мають внутрішній опір.

Ваш конденсатор зовні виглядає приблизно так:

^{імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab}

Звичайно, я не знаю вашого конденсатора, тому я не знаю точного внутрішнього опору, але 3Ohm буде досить близьким наближенням.

Те ж саме відбувається і з вашим акумулятором, тому насправді ви це робите:

^{моделювати цю схему}

Тому зараз за невеликий проміжок часу струм буде максимальним, але це лише приблизно 0,9А

Звичайно, коли ви поставите конденсатор на такий акумулятор, ви не будете мати великого контакту, тому там також буде якийсь додатковий опір, так що це може бути навіть 0,7А.

Причина, на яку зараз потрібен час, полягає в тому, що коли заряджається конденсатор, напруга на резисторах зменшується, тому зменшується і струм, тому напруга на конденсаторі буде повільніше зростати, і так далі, і так далі, так що це буде фактично підходити до напруги акумулятора повільніше і повільніше.

Чим більше резистори або конденсатори, тим більше часу знадобиться.

Момент, коли він становить 67%, можна обчислити R * C.

Так у прикладі це: t (67%) = R * C = 10 * 220u = 2,2ms.

Але якщо конденсатор становить 22000uF (= 22mF), тоді RC-час, як його називають, становитиме 220 мс, або 0,22 с для його зарядки із загальним опором 10Ом. Але при такому розмірі конденсатора він може мати трохи більший опір, так що це зробить його ще повільніше.

І тоді це лише на 67%. Наступні 30% займуть набагато більше часу.

Редагувати: Примітка; збільшив опір 9-битових кажанів відповідно до коментаря Ніка.

Реальні батареї та конденсатори мають внутрішній опір, який буде діяти на зменшення струму, що заряджає конденсатор. Це запобіжить загибель і руйнування, яких ви очікували. :-)

У будь-якому випадку важко побачити іскру, вироблену 9 вольтами ...

На додаток до корисної відповіді Асмільдофа, варто зазначити, що навіть якби всі провідники були надпровідними з нульовим опором, початковий струм не був би нескінченним, а струм занепадав до нуля .

Чому б не нескінченний струм? Оскільки існує цикл струму, схема буде мати деяку індуктивність. Тож струм спочатку зросте зі швидкістю Вбатт / л. Напруга на конденсаторі буде пробивати повз Вбатта майже вдвічі більше, а потім повернути назад, даючи синусоїд, що затухає, зосереджений у Вбатт.

Чому амортизований? Ми створюємо магнітне поле, що змінюється за часом. Ось як зробити електромагнітну (радіо) хвилю. Потужність у випромінюваному полі призведе до згасання коливань струму.

Як ви кажете, лише в "теорії" ми можемо отримати "ідеальні" результати.
Використовуючи реалістичні джерела живлення та конденсатори, отримують неідеальні результати. Це відбувається тому, що реальні компоненти мають "додатковий" опір, індуктивність та ємність.
Хоча ніколи не можна отримати ідеальних результатів, зберігаючи «додаткові» компоненти якомога менше, ми можемо отримати результати «близькі» до ідеальних.
У вашому конкретному випадку причиною того, що не було «драматичних наслідків», було те, що акумулятор та конденсатор мають внутрішній опір. Тому конденсатор не буде миттєво заряджатися до напруги акумулятора. Він буде "повільно" заряджатися на "нормальному"
Підводячи підсумок, причина, чому конденсаторам потрібен час для зарядки, - внутрішній опір .