Aufbau einer Intuition für das Verhalten von Induktivitäten und Kondensatoren bei Spannung und Strom

  1. Ich verstehe, dass eine Induktivität den Strom nicht sofort ändern kann, bin mir jedoch nicht sicher, wie sich das auf die Spannung bezieht. In einer Hochpass-RL-Schaltung weiß ich beispielsweise, dass die Induktivität für Hochfrequenzsignale eine hohe Impedanz darstellt. Ist diese Impedanz jedoch nicht nur mit der Frequenz des Stroms durch die Induktivität definiert und nicht mit der Frequenz der Spannung? Filtern diese RL-Schaltungen also Ströme und filtern auch Spannungen als Ergebnis des Filterns von Strömen?

Wenn man sagt, dass eine Induktivität eine "hohe Impedanz für Hochfrequenzsignale" hat, bezieht sich dies sowohl auf Strom als auch auf Spannung, weil beide die gleiche Frequenz haben? Wie wirkt sich außerdem die von der Induktivität erzeugte EMF zur Verhinderung plötzlicher Stromänderungen auf die Ausgangsspannung eines Filters aus? Hat das Auswirkungen auf die Filterung der Spannung bei einer RL-Schaltung?

Ich habe versucht, mir eine RL-Schaltung als Spannungsteiler vorzustellen, wobei die Induktivität bei einer bestimmten Frequenz eine äquivalente Impedanz hat, bin jedoch verwirrt, weil ich dachte, dass die Impedanz nur mit der aktuellen Frequenz definiert ist.

  1. Zweitens weiß ich, dass ein Kondensator Energie als elektrisches Feld speichert, als angesammelte Ladung auf einer Platte und die gleiche Größe der entgegengesetzten Ladung auf der gegenüberliegenden Platte. Ich weiß auch, dass ein Kondensator gegenüber Hochfrequenzspannung eine geringere Impedanz aufweist, da der Kondensator bei einer ausreichend hohen Frequenz keine Zeit hat, sich aufzuladen und ein elektrisches Feld in beide Richtungen zu akkumulieren, da sich die Richtung immer schnell ändert. Hängt das nicht von der Größe des Kondensators ab? Oder ist dies nur der Fall, wenn ein Widerstand in Reihe geschaltet ist, weil die Zeitkonstante RC ist? Was ist auch die Richtung der Spannung an einem Kondensator, die die Richtung nicht schnell ändert, sondern es gibt eine Spannungsspitze in der gleichen Richtung wie die Gleichspannung? Wir können' Verwenden Sie nicht dieselbe Analogie, um die Spannungsrichtung ständig zu ändern, oder? Wie liefert ein Kondensator in diesem Fall Strom zum "Unterdrücken"

Wenn jemand eine Intuition über das Spannungs- und Stromverhalten von Induktivitäten und Kondensatoren geben könnte, wäre das sehr zu schätzen. Ich denke, ich habe immer an Induktivitäten und ihre Beziehung zum Strom und an Kondensatoren in Bezug auf die Spannung gedacht, jedoch nicht umgekehrt, und es ist schwierig, online eine gute Intuition zu finden, da die meisten Websites Induktivitäten mit Strom und Kappen mit Spannung assoziieren . Ich habe versucht, die Punkte selbst zu verbinden, aber es hat nicht viel geholfen. Danke!

'The Art of Electronics' deckt die Konzepte ziemlich gut ab. Es gibt viele interessante Nuancen und Anwendungen für diese Komponenten, die die meisten Elektronik-Lehrbücher zu beschönigen scheinen.

Antworten (1)

Abgesehen von der Induktivität scheinen Sie durch Spannung / Strom verwirrt zu sein.

Eine insgesamt großartige Analogie zur Elektrizität ist Wasser, es verhält sich ziemlich ähnlich, da der Strom der Wasserstrom und die Spannung der Druck (Höhe des Wassers) ist.

Während die meisten Komponenten (Widerstand -> kleines Rohr, Kondensator -> Becher) auf diese Weise leicht dargestellt werden können, ist der Induktor etwas kniffliger, aber Sie können es sich wie Wasser vorstellen, das ein Rad dreht, damit das Wasser durchkommen muss Drehen Sie zuerst das Rad, und das Rad saugt Wasser an, wenn es sich dreht. Stellen Sie sich vor, dieses Rad hat Schwung.

Eine Induktivität hat keinen wirklichen Einfluss auf die Spannung, sondern widersteht der Änderung des Stromflusses, ähnlich wie ein schweres rotierendes Rad. Schwer zu starten, schwer zu stoppen.

Wenn Sie eine Induktivität mit einer variierenden Spannungsquelle und keine Last, also keinen Strom, haben, hat die Induktivität keine Wirkung.

Wenn man sagt, dass eine Induktivität eine "hohe Impedanz für Hochfrequenzsignale" hat, bezieht sich dies sowohl auf Strom als auch auf Spannung, weil beide die gleiche Frequenz haben?

Es bezieht sich nur auf den Strom, ABER normalerweise folgt auf eine Induktivität ein Kondensator (typischer Abwärtswandler, Filter ...

  • Da der Induktor den Strom verlangsamt, benötigt der Kondensator also Zeit zum Aufladen.
  • Dadurch wird die Spannung beeinflusst. In dieser Situation ist die Spannung das Ergebnis davon, wie viel Strom durch die Induktivität fließt und den Kondensator auflädt.

Wie wirkt sich außerdem die von der Induktivität erzeugte EMF zur Verhinderung plötzlicher Stromänderungen auf die Ausgangsspannung eines Filters aus?

Die EMF auf dem Kern wirkt wie ein sich drehendes Schwungrad, wenn sich der Strom ändert, muss es zuerst das Feld ändern, was Zeit braucht, ähnlich wie Sie versuchen, die Geschwindigkeit eines Schwungrads zu ändern, während Sie Drehimpuls hinzufügen oder entfernen .

Hat dies Auswirkungen auf die Filterung der Spannung bei einer RL-Schaltung?

Eher LC- oder RLC-Schaltung, ja, denn da sich der Strom nicht abrupt ändern kann, glättet er die Welligkeit.

Für den Kondensator können Sie sich einfach auf Wasser beziehen, da der Strom der Wasserstrom und die Spannung der Druck ist, und ein Kondensator eine Tasse, die Sie füllen.

Wenn Sie den Becher füllen, erhöht sich der Druck am Boden und Sie haben eine bestimmte Menge an Ladungen darin.

denn bei einer ausreichend hohen Frequenz hat der Kondensator keine Zeit, sich aufzuladen und ein elektrisches Feld in beiden Richtungen zu akkumulieren, da sich die Richtung immer schnell ändert. Hängt das nicht von der Größe des Kondensators ab?

Es ist sehr viel.

Was ist auch die Richtung der Spannung an einem Kondensator, die die Richtung nicht schnell ändert, sondern es gibt eine Spannungsspitze in der gleichen Richtung wie die Gleichspannung?

Der Kondensator muss entladen werden, bevor er in umgekehrter Richtung aufgeladen werden kann, was zu einem "Anstieg" des Stroms führt .