시간 t = 0에서 커패시터 및 인덕터의 동작은 무엇입니까?

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시간 t = 0에서 커패시터가 개방 회로 또는 폐쇄 회로의 역할을합니까? 왜? 인덕터는 어떻습니까?

나는 그것을 시도했고, 내가 얻은 것은 이것입니다 : 처음에 스위치를 열었을 때 커패시터는 단락처럼 작동했습니다. 그런 일이 일어나지 않아야합니까? 커패시터는 DC를 차단해야합니다. 나는 몇 가지 다른 모자로 시도했다. 나 엄청 혼란스러워.

capacitor inductor

— 케빈 베르메르
소스

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무슨 인덕터는 어떻습니까? 해당 네트워크에 대한 세부 정보를 제공하는 것이 가장 좋습니다. 또한 실험실에 액세스 할 수 있다면 시도해 보는 것이 좋습니다. 그것을 보면 실제로 무슨 일이 일어나고 있는지 파악하는 데 도움이됩니다.

— Lou

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커패시터는 정상 전압에 대한 개방 회로처럼 보이지만 전압 변화 에 대한 폐쇄 (또는 단락) 회로처럼 보입니다 . 그리고 인덕터는 정상 전류에 대한 폐쇄 회로처럼 보이지만 전류 변화 에 대한 개방 회로처럼 보입니다 .

— Chris Stratton

OP가 찾고있는 것이라고 생각하기 때문에 아마도 이것을 대답으로 넣어야합니다. 아마도 이유에 대한 간단한 외식 술 (캡 충전 및 자기장 등) 일 것입니다.

— Tevo D

@Tuva-감사합니다. 모든 크레딧을받을 수는 없지만 제안 된 수정 사항이 개선되었습니다.

— Kevin Vermeer

@ChrisStratton 저는 회로 요소의 특성을 '어떻게'기억해야하는 것이 아니라 다른 응용 분야에서 임피던스로 말하면 OP가 이해하기가 훨씬 쉽다고 생각합니다. 그러나이 게시물은 오래되어서 대부분 얻을 수 있습니다.

— sherrellbc

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짧은 답변:

인덕터 : at t=0는 개방 회로와 같고 't = infinite'는 폐쇄 회로와 같습니다 (도체로 작동)

커패시터 : at t=0는 't = infinite'에서 폐쇄 회로 (단락)와 같고 개방 회로와 같습니다 (커패시터를 통한 전류 없음)

긴 답변 :

커패시터 충전은 로 주어집니다. 여기서 V는 회로에인가 된 전압, R은 직렬 저항, C는 병렬 정전 용량입니다. $Vt=V(1-e^{(-t/RC)})$

정확한 순간 전력이인가되면, 커패시터는 0v의 저장된 전압을 가지므로 직렬 저항에 의해 제한적으로 이론적으로 무한한 전류를 소비한다. (단락) 시간이 지남에 따라 전하가 축적됨에 따라 커패시터 전압이 상승하고 커패시터 전압과인가 전압이 동일하고 커패시터에 전류가 흐르지 않을 때까지 전류 소비가 감소합니다 (개방 회로). 이 효과는 더 작은 커패시터에서는 즉시 인식되지 않을 수 있습니다.

그래프가있는 멋진 페이지와이를 설명하는 수학은 http://webphysics.davidson.edu/physlet_resources/bu_semester2/c11_rc.html 입니다 .

인덕터의 경우, 반대로 전원이 켜질 때, 전압이 처음으로 적용될 때, 변경된 전압에 대한 저항이 매우 높으며 시간이 지남에 따라 전류가 거의 흐르지 않습니다 (개방 회로). 정상 전압에 대한 낮은 저항과 많은 전류 (단락).

— 스파이
소스

인덕터에서 후면 EMF는 t = 0에서 어디에서 오는가? 이 시점에서 자기장의 변화를 만들기 위해 약간의 전류가 필요하지만 그 순간 저항이 무한하다면 전류가없는 것입니까?

— bigjosh

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인덕턴스 및 커패시턴스는 변화율을 제한하는 효과입니다. 일단 문제가 해결되면 더 이상 변화가 없으며 더 이상 영향을 미치지 않습니다. 따라서 장기적 으로 정상 상태 인 커패시터와 인덕터는 실제와 같은 모양입니다. 그것들은 어떻게 구성되었는지는 알고 있지만 커패시턴스 나 인덕턴스가 존재한다는 것을 알지 못했을 때 예상대로 행동합니다.

인덕터는 와이어입니다. 코어가 포화되면 단락처럼 동작합니다.

커패시터는 두 도체 사이의 간격입니다. 충전 된 후에는 개방 회로처럼 작동합니다.

그들의 즉각적인 행동은 정반대입니다. 충전 될 때까지 캡은 단락처럼 작동하고 인덕터는 개방 회로처럼 작동합니다.

— 스티븐 콜링 스
소스

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이상적인 전압 소스에서 이상적인 커패시터로 이상적인 스위치를 켜면 무한한 시간 동안 무한한 전류가 발생합니다. 그래서 그것은 짧은 시간처럼 보입니다.

보다 현실적인 솔루션에는 실제 세계를 모델링하는 데 이상적인 요소가 포함되어 있습니다. 첫 번째는 직렬 저항 일 수 있습니다.

— russ_hensel
소스

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접지에 연결된 충전되지 않은 커패시터의 경우 다른 핀 (스위치 쪽)도 접지 전위에 있습니다. 즉시 스위치를 닫으면 전류가 접지로 이동합니다. 그리고 전류는 커패시터없이 접지에 연결할 때와 동일합니다. 단락은 단락입니다.

이 큰 충전이 커패시터의 직렬 저항을 통과하여 충전해야하는 경우 단락 전류가 빠르게 떨어진다.

— 스티븐
소스

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커패시터의 경우 :

V (t) = V (1 - e^{(- t / R C)})

$V(t)=V(1-e^{(-t/RC)})$

에서 , 단락으로서의 커패시터 행동한다 그래서. $t=0$ $V=0$

i (t) = \frac{V}{R} \cdot e^{(- t / R C)}

$i(t)=\frac{V}{R} \cdot e^{(-t/RC)}$

에서 , 개방 회로로서 용량 정도 행동한다. $t=\infty$ $i=0$

인덕터의 경우 :

i (t) = \frac{V}{R} \cdot (1 - e^{(- R t / L)})

$i(t)=\frac{V}{R} \cdot(1-e^{(-Rt/L)})$

에서 , 개방 회로로서, 인덕터도록 행동한다. $t=0$ $i=0$

V (t) = V_{e}^{(- R t / L)}

$V(t)=V_e^{(-Rt/L)}$

에서 , 단락 회로로서 동작합니다 그래서 인덕터. $t=\infty$ $V=0$

— 바룬 굽타
소스

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커패시터는 전기장 형태로 에너지를 저장하기 때문에 작은 이차 전지 배터리처럼 작동하여 전기 에너지를 저장 및 방출 할 수 있습니다. 완전히 방전 된 커패시터는 단자에서 0V를 유지하고 충전 된 커패시터는 배터리와 마찬가지로 단자에서 일정한 양의 전압을 유지합니다. 커패시터가 다른 전압원과 함께 회로에 배치되면 2 차 전지 배터리가 발전기에 연결되어 충전되어 충전되는 것처럼 커패시터는 해당 소스에서 에너지를 흡수합니다. 단자 전압이 0 인 완전히 방전 된 커패시터는 전압 소스에 연결될 때 초기에 단락의 역할을하여 충전을 시작할 때 최대 전류를 끌어옵니다. 시간이 지남에 따라 커패시터의 단자 전압이 상승하여 소스의인가 전압을 충족시킵니다. 커패시터를 통한 전류는 이에 따라 감소한다. 커패시터가 소스의 최대 전압에 도달하면 커패시터는 전류 공급을 중단하고 본질적으로 개방 회로로 작동합니다.

— mfahadkukda
소스

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나는 그것들을 그들의 미분 방정식으로 생각하고 싶습니다. 본질적으로 각각에 대한 순간 방정식은 다음과 같습니다.

$V = L \cdot \dfrac{dI}{dt}$ 인덕터의 경우

$I = C \cdot \dfrac{dV}{dt}$ 커패시터의 경우

이들의 차이에서 전류 변화율 을 볼 수 있으며 인덕터 전체에서 무제한의 순간 전압 변화를 얻을 수 있습니다. 인덕터 양단의 유도 전압은 인덕터를 통한 전류의 미분입니다. 즉, 시간에 대한 전류의 변화율에 비례합니다. $\Big(\dfrac{dI}{dt}\Big)$

마찬가지로 커패시터의 경우 전압의 변화율에 따라 큰 전류 변화를 얻을 수 있습니다 . 실험에서 전압은 1us에서 거의 즉시 0V에서 1V로 변경되었습니다. 그러면 (이것은 상당히 클 수 있습니다). $\Big(\dfrac{dV}{dt}\Big)$ $I = C \cdot \dfrac{1}{0.000001}$

이러한 구성 요소의 흥미로운 용어는 이러한 구성 요소의 차이점입니다. 따라서 변화율이 높을수록 인덕터의 V 스파이크가 커지거나 커패시터의 I 스파이크가 커집니다. 인덕터의 전류와 커패시터의 전압은 적용되는 것으로 제한됩니다.

— 사용자 6972
소스

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커패시터는 스위치가 오랫동안 닫히거나 열린 경우와 같이 정상 상태에있을 때 개방 회로로 작동합니다.

스위치 상태가 변경 되 자마자, 커패시터는 시정 수에 따라 무한히 짧은 시간 동안 단락의 역할을하며, 그 상태로 일정 시간이 지나면 다시 개방 회로로 계속 작동합니다. 그리고 인덕터의 경우 정상 상태에서 단락 회로로 작동하고 전류가 변경되면 개방 회로로 작동합니다.

— 란다와
소스

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커패시터는 커패시터가 리드 전류를 발생시키는 이유 때문에 t = 0에서 단락처럼 작동합니다. 인덕터는 초기에는 개방 회로처럼 작동하므로 전압이 인덕터의 열린 단자에서 t = 0으로 즉시 나타나므로 리드의 전압 리드선에서 인덕터의 전압 리드가 작동합니다.

— 압둘 와히드
소스

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여기 (단계 응답)에 대해 이야기하는 비디오를 확인할 수 있습니다.

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

기본적으로 커패시터는 전압 변화에 저항하고 인덕터는 전류 변화에 저항합니다. 따라서 t = 0에서 커패시터는 단락 회로로 작동하고 인덕터는 개방 회로로 작동합니다.

이 두 가지 짧은 비디오도 도움이 될 수 있으며 커패시터와 인덕터의 3 가지 효과를 살펴 봅니다.

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

— 다니엘 보그 다 노프-키 사이트
소스

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커패시터가 0에서 높은 전압으로 상승한다는 사실을 기억하십시오. 따라서 ov 커패시터에서 초기에는 커패시터가 짧은 ckt로 작동하고 고전압 캡은 개방 ckt로 작동하며 인덕터의 경우 역으로 작동합니다.

— 마티 매니쉬
소스

이것은 올바른 정의가 아닙니다. 커패시터의 전류 흐름은 절대 전압이 아닌 전압 변화율에 따라 달라집니다. 인덕터의 전류는 절대 전압이 아니라 전압의 적분에 의존합니다.

— Joe Hass

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@JoeHass : 답이 잘못되어 있지만 근본적으로 틀린 것은 아닙니다.

— Dave Tweed