이것은 멍청한 / 초심자 질문 일지 모르지만 실제 커패시터를 배터리와 직접 연결할 때 정확히 어떻게되는지 이해하는 데 어려움이 있습니다.
내 이해에 따르면 이론적으로 충전되지 않은 커패시터가 9 볼트의 배터리에 직접 연결되면 커패시터가 즉시 충전되고 전압도 9V가됩니다. 이것은 커패시터와 배터리 사이에 저항이 없기 때문에 발생하며 시간에 따른 전류의 변화는 무한합니다. 이상적인 구성 요소와 비현실적인 회로에 대해서는 말할 필요가 없습니다.
실생활에서 그렇게하면 스파크, 부품 손상, 폭발 등이 발생할 수 있다고 생각했습니다. 그러나 일부 비디오를 보았고 사람들은 일반적으로 배터리를 커패시터와 직접 연결합니다. 또한, 배터리에서 커패시터로 흐르는 전류는 어떻게 든 크기가 낮습니다. 커패시터가 배터리와 동일한 전압을 갖도록하려면 상당한 시간이 걸리기 때문입니다.
왜 이런 일이 일어나는지 알고 싶습니다. 감사합니다.
이것은 내가 이야기 한 회로의 예입니다.
답변:
배터리와 커패시터 모두 내부 저항이 있습니다.
커패시터는 내부에서 다음과 같이 보입니다.
이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도
물론, 나는 당신의 커패시터를 모르므로 정확한 내부 저항을 알지 못하지만 3Ohm은 충분히 가까운 근사치입니다.
배터리에서도 동일하게 발생하므로 실제로는 다음을 수행합니다.
이제 약간의 시간 동안 전류가 최대가되지만 약 0.9A에 불과합니다.
물론 커패시터를 배터리에 넣을 때 큰 접촉을하지 않으므로 약간의 추가 저항이 있으므로 0.7A 일 수도 있습니다.
이제 시간이 걸리는 이유는 커패시터가 충전되면 저항 양단의 전압이 감소하여 전류도 감소하므로 커패시터의 전압이 더 느리게 증가하는 등 실제로 발생하기 때문입니다. 배터리 전압이 느리고 느리게 접근하십시오.
저항이나 커패시터가 클수록 시간이 더 걸립니다.
67 % 인 순간은 R * C로 계산할 수 있습니다.
따라서이 예에서는 t (67 %) = R * C = 10 * 220u = 2.2ms입니다.
그러나 커패시터가 22000uF (= 22mF)이면 RC 시간은 220ms 또는 0.22s가되어 총 저항 10Ohm으로 충전됩니다. 그러나 그 크기의 커패시터를 사용하면 저항이 약간 높아져 속도가 느려질 수 있습니다.
그리고 67 %에 불과합니다. 다음 30 %는 훨씬 더 많은 시간이 걸립니다.
편집 : 참고; Nick의 의견에 따라 9V 박쥐 저항이 증가했습니다.
실제 배터리와 커패시터에는 내부 저항이있어 커패시터를 충전하는 전류를 줄입니다. 이것은 당신이 기대했던 죽음과 파괴를 막을 것입니다. :-)
어쨌든 9 볼트로 생성 된 스파크를보기가 어렵습니다 ...
Asmyldofs의 도움이되는 답변 외에도 모든 도체가 제로 저항으로 초전도 를 수행 하더라도 초기 전류는 무한하지 않고 전류는 0으로 감소합니다 .
왜 무한한 전류가 아닌가? 전류 루프가 있으므로 회로에 약간의 인덕턴스가 있습니다. 따라서 전류는 처음에는 Vbatt / L의 속도로 상승합니다. 커패시터를 가로 지르는 전압은 Vbatt를지나 그 값의 거의 두 배에 도달 한 후 반전되어 Vbatt의 중심에 감쇠 된 정현파를 제공합니다.
왜 감쇠 되었습니까? 우리는 시변 자기장을 생성하고 있습니다. 이것이 전자기 (무선) 파를 만드는 방법입니다. 방사 된 필드의 전원으로 인해 전류의 진동이 사라집니다.
"이론"에서만 "이상적인"결과를 얻을 수 있습니다. 현실적인 전원 및 커패시터를
사용하여 비 이상적인 결과를 얻습니다 . 실제 부품에는 "추가"저항, 인덕턴스 및 커패시턴스가 있기 때문입니다.
이상적인 결과를 얻을 수는 없지만 "추가"구성 요소를 가능한 작게 유지하면 이상적인 결과와 "가까운"결과를 얻을 수 있습니다.
특별한 경우 "극적 효과"가없는 이유는 배터리와 커패시터에 내부 저항 이 있기 때문 입니다. 따라서 커패시터 는 배터리 전압까지 즉시 충전 되지 않습니다 . "정상"에서 "느리게"충전됩니다
요약하면, 커패시터가 충전하는 데 시간이 걸리는 이유는 내부 저항 입니다.