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開關閉合時,V1和V2瞬間數值為多少?經驗算法

2023-12-26 08:43:21教學視頻84

有這樣一個電路,問:開關閉合時,V1和V2頓時數值為多少?ZaN物理好資源網(原物理ok網)

筆者開始犯了經驗主義,覺得基于內阻串聯分壓即可得出,而且用萬用表做了檢測,結果和預測一樣。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

“經驗算法”:ZaN物理好資源網(原物理ok網)

U*R1/(R1+R2)=12*104/(104+154)=4.81VZaN物理好資源網(原物理ok網)

可書上的解決思路大不相同,人家是基于電容進行分壓。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

“書上算法”:ZaN物理好資源網(原物理ok網)

U*C2/(C1+C2)=12*330/(330+100)=9.21V;ZaN物理好資源網(原物理ok網)

補充一下,電容串聯分壓和內阻串聯分壓的估算不同。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

假如書上是對的,為何萬用表采集不到哪?那是由于萬用表的采集周期太長,根本不可能采集到頃刻即逝的變化,例如ms級別的變化。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

后來請東哥幫忙,利用示波器(由于手頭資源所限,上圖電源改為5V),發覺了電流頓時變化,驗證了書上的答案。100uf電容分得的電流是3.68V。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

實測值和書上理論估算5*330/(330+100)=3.84基本吻合。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

說到這兒,可能一些同學會奇怪,電容究竟有哪些特殊本領,可以頓時讓電流跟它走,而非內阻。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

由于通電頓時(即電容充電過程中),電容容抗很小接近于0電容器串并聯的等效電容公式,可以近似看成漏電,而內阻相對電容可以看成無窮大,所以,假若要分配電流的話,要基于電容分壓。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

換言之,電容充電過程中,電壓會走“阻力”小的一路,即電容一路。而在電容飽含后,容抗接近于無窮大(即“電容阻直流,通交流”),電壓再走內阻的路徑電容器串并聯的等效電容公式,所以前面看見的就是阻值的分壓結果。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

文心兄推薦參考《信號與系統》的2.4節,零輸入響應和零狀態響應。上面有句話“對響應的一種分辨是瞬態響應和穩態響應,當t->∞時,響應趨向0的那部份響應份量稱為瞬態響應;當t->∞時,保留出來的那部份份量稱為穩態響應。”根據這個說法,萬用表穩定顯示的屬于穩態響應了。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

人生何嘗不該這么,該迅速反應的就能迅速反應,但最終能趨向一個穩定的狀態,這就須要具備內阻一樣的穩定和電容一樣的敏捷。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

一些同學可能會問,這些電路有哪些用哪?ZaN物理好資源網(原物理ok網)

常見的一個是:在電容串聯時,為了確保電容按需求比列分壓,可以給電容并聯上一個內阻,由于每位電容漏電壓值是不一樣的,即兩極間等效直流內阻是不同的,所以在串聯的電容上分別并一個小阻值,并聯后的總電阻才會接近小電阻,即均壓內阻的電阻。假如均壓內阻是相同的機型,這樣才能保證電容的分壓是基本相等的。ZaN物理好資源網(原物理ok網)

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