Quali sono i comportamenti di condensatori e induttori al tempo t = 0?

I condensatori agiscono come circuiti aperti o circuiti chiusi al tempo t = 0? Perché? E gli induttori?

L'ho provato, e quello che ho ottenuto è stato questo: inizialmente quando ho aperto l'interruttore, il condensatore si comportava come un corto circuito. Non dovrebbe succedere, vero? Un condensatore dovrebbe bloccare la corrente continua. Ho provato con un paio di tappi diversi. Sono molto confuso.

Risposta breve:

Induttore: at t=0è come un circuito aperto a 't = infinito' è come un circuito chiuso (funge da conduttore)

Condensatore: at t=0è come un circuito chiuso (cortocircuito) a 't = infinito' è come un circuito aperto (nessuna corrente attraverso il condensatore)

Risposta lunga:

Una carica di condensatori è data da dove V è la tensione applicata al circuito, R è la resistenza di serie e C è la capacità parallela.$Vt=V(1-e^{(-t/RC)})$

All'istante in cui viene applicata la potenza istantanea, il condensatore ha 0 v di tensione immagazzinata e quindi consuma una corrente teoricamente infinita limitata dalla resistenza in serie. (Un corto circuito) Man mano che il tempo continua e la carica si accumula, la tensione dei condensatori aumenta e il suo consumo di corrente diminuisce fino a quando la tensione del condensatore e la tensione applicata sono uguali e non scorre corrente nel condensatore (circuito aperto). Questo effetto potrebbe non essere immediatamente riconoscibile con condensatori più piccoli.

Una bella pagina con grafici e qualche spiegazione matematica che spiega questo è http://webphysics.davidson.edu/physlet_resources/bu_semester2/c11_rc.html

Per un induttore, è vero il contrario, al momento dell'accensione, quando viene applicata la tensione per la prima volta, ha un'altissima resistenza alla tensione modificata e trasporta poca corrente (circuito aperto), man mano che il tempo continua, avrà un bassa resistenza alla tensione costante e trasporta molta corrente (corto circuito).

Induttanza e capacità sono effetti che limitano la velocità di variazione. Una volta che le cose si sono sistemate, non ci sono più cambiamenti e non hanno più alcun effetto. Quindi, a lungo termine , allo stato stazionario, i condensatori e gli induttori sembrano quelli che sono; si comportano come se ti aspettassi che agissero se sapessi come sono stati costruiti, ma non sapevi che esistessero capacità o induttanza.

Un induttore è un filo. Dopo aver saturato il nucleo, si comporta come un corto circuito.

Un condensatore è uno spazio tra due conduttori. Dopo che si carica, si comporta come un circuito aperto.

Il loro comportamento istantaneo è l'opposto. Fino a quando non si caricano, un cappuccio si comporta come un corto circuito e un induttore si comporta come un circuito aperto.

Quando si accende un interruttore ideale da una fonte di tensione ideale, a un condensatore ideale si ottengono alcune soluzioni strane, in questo caso la corrente infinita per un tempo infinitesimale. Quindi sembra un corto per poco tempo.

Le soluzioni più realistiche includono l'elemento più ideale per modellare il mondo reale, il primo potrebbe essere una resistenza in serie.

Per un condensatore non caricato collegato a terra, anche l'altro pin (il lato dell'interruttore) è al potenziale di terra. Nel momento in cui chiudi l'interruttore la corrente va a terra, ecco cosa vede. E la corrente è la stessa di quando ti collegheresti a terra senza il condensatore: un cortocircuito è un cortocircuito.

Quella corrente di cortocircuito diminuisce rapidamente quando questa grande carica deve trovare la sua strada attraverso la resistenza in serie del condensatore per caricarla.

Per condensatore:

$t=0$$V=0$

$t=\infty$$i=0$

Per induttore:

$t=0$$i=0$

$t=\infty$$V=0$

Poiché i condensatori immagazzinano energia sotto forma di campo elettrico, tendono ad agire come piccole batterie a celle secondarie, essendo in grado di immagazzinare e rilasciare energia elettrica. Un condensatore completamente scaricato mantiene zero volt attraverso i suoi terminali e un condensatore carico mantiene una quantità costante di tensione attraverso i suoi terminali, proprio come una batteria. Quando i condensatori vengono inseriti in un circuito con altre fonti di tensione, assorbiranno energia da tali fonti, proprio come una batteria a celle secondarie verrà caricata a seguito del collegamento a un generatore. Un condensatore completamente scaricato, con una tensione terminale di zero, inizialmente fungerà da cortocircuito quando collegato a una sorgente di tensione, assorbendo la massima corrente quando inizia a creare una carica. Nel tempo, la tensione terminale del condensatore aumenta per soddisfare la tensione applicata dalla sorgente, e la corrente attraverso il condensatore diminuisce di conseguenza. Una volta che il condensatore ha raggiunto la piena tensione della sorgente, smetterà di assorbire corrente da esso e si comporterà essenzialmente come un circuito aperto.

Mi piace pensare a questi in termini di equazioni differenziali. Essenzialmente le equazioni istantanee per ciascuna sono:

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

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

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

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

Sono i termini differenziali per questi componenti che li rendono interessanti. Pertanto, maggiore è il tasso di variazione, maggiore è il picco di V sugli induttori o picco di condensatori. Considerando che la corrente per gli induttori e la tensione per i condensatori sono limitate a ciò che viene applicato.

Il condensatore agisce come circuito aperto quando è nello stato stazionario come quando l'interruttore è chiuso o aperto per lungo tempo.

Non appena lo stato dell'interruttore viene modificato, il condensatore fungerà da cortocircuito per un tempo infinitamente breve a seconda della costante di tempo e dopo essere stato in tale stato per qualche tempo continuerà nuovamente a comportarsi come circuito aperto. E per l'induttore si comporterà come un cortocircuito nel suo stato stazionario e circuito aperto quando c'è un cambiamento nella corrente.

Il condensatore si comporta come un cortocircuito a t = 0, la ragione per cui il condensatore ha corrente principale in esso. L'induttore si comporta inizialmente come un circuito aperto, quindi la tensione conduce nell'induttore quando la tensione appare istantaneamente attraverso i terminali aperti dell'induttore in t = 0 e quindi conduce.

Puoi guardare il mio video che parla di questo (risposta al passaggio) qui:

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

Fondamentalmente, un condensatore resiste a una variazione di tensione e un induttore resiste a una variazione di corrente. Quindi, a t = 0 un condensatore agisce come un corto circuito e un induttore agisce come un circuito aperto.

Questi due brevi video potrebbero anche essere utili, vedono i 3 effetti di condensatori e induttori:

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

ricorda semplicemente che il condensatore aumenta la tensione da 0 a alta, quindi a livello iniziale a condensatore ov agisce come corto ckt e per il cappuccio ad alta tensione agisce come aperto ckt, inverso in caso di induttore