Warum oszillieren Kondensator-Induktor-Schaltungen, anstatt ein Gleichgewicht zu erreichen?

Würde die EMK dieses Induktors dem Entladekondensator nicht entgegenwirken und ihn tatsächlich aufladen? / verhindern, dass sich der Kondensator vollständig entlädt?

Der Induktivität ist es egal, wie der Ladezustand des Kondensators ist. Alles, was ihn interessiert, ist, wie schnell sich der Strom durch ihn ändert, und er erzeugt eine Gegenspannung gemäß der Gleichung V=L*dI/dt. Sie können sich einen Induktor so vorstellen, dass er dem Strom "Impuls" gibt. Wenn der Strom Null ist, möchte er den Strom Null halten. Wenn der Strom nicht Null ist, möchte er den Strom auf demselben Nicht-Null-Wert halten. Steigt der Strom an, erzeugt er eine dem Stromfluss entgegengerichtete Gegenspannung.

Die Analogie, die ich gerne verwende, ist ein Kreislauf von Wasserleitungen, in dem Induktoren durch einen schweren Propeller in einer Wasserleitung dargestellt werden. Wenn der Wasserfluss plötzlich eingeschaltet wird, widersetzt sich der schwere Propeller zunächst dem Wasserfluss. Aber mit der Zeit dreht sich der Propeller schneller als Reaktion auf den Wasserfluss. Wenn dann der Wasserfluss am Propeller vorbei verringert wird, widersetzt sich der schwere Propeller der Verringerung des Wasserflusses, weil er sich jetzt schnell dreht und versucht, das Wasser weiter durch das Rohr zu drücken. Dies ist analog dazu, wie ein Induktor Änderungen des durch ihn fließenden elektrischen Stroms widersteht.

Unter Verwendung dieser Wasserkreislauf-Analogie kann ein Kondensator als ein Rohrabschnitt dargestellt werden, über dessen Innenseite eine Gummimembran gespannt ist. Wenn Sie Wasser in ein Ende dieses Rohrabschnitts drücken, dehnt sich die Gummimembran und erzeugt einen Gegendruck, der Versuchen widersteht, immer mehr Wasser hineinzudrücken. Wenn Sie dann aufhören, Wasserdruck auf diese Seite des Rohrabschnitts auszuüben, springt die Gummimembran in ihre flache Gleichgewichtsposition zurück und drückt das Wasser auf derselben Seite des Rohrs zurück, auf der Sie versucht haben, das Wasser hineinzudrücken. Dies ist analog dazu, wie ein Kondensator mit einer Gegenspannung "zurückdrückt", wenn Sie elektrische Ladung in einen Kondensator drücken.

Wenn Sie mit diesem schweren Propeller (der den Induktor darstellt) und dem Gummimembran-Rohrabschnitt (der den Kondensator darstellt) einen geschlossenen Stromkreis herstellen, sollten Sie sehen können, wie eine resonante Wasserschwingung im Kreislauf aufgebaut werden kann . Stellen Sie sich vor, der Gummimembran-Rohrabschnitt wird "aufgeladen", indem Wasser in eine Seite gedrückt wird. Wenn Sie den angelegten Druck loslassen, fließt Wasser am schweren Propeller vorbei, der dann beschleunigt und versucht, einen konstanten Wasserfluss daran vorbei aufrechtzuerhalten. Wenn das Wasser jedoch am schweren Propeller vorbei und in die andere Seite des Gummimembran-Rohrabschnitts fließt, geht die Gummimembran in ihre Gleichgewichtsposition und beginnt dann, sich in die entgegengesetzte Richtung zu dehnen. Letztlich,

Zusammenfassend haben wir mit dieser Analogie Folgendes:

electrical current      <-> water flow
voltage                 <-> water pressure
inductor                <-> heavy propellor
capacitor               <-> rubber membrane pipe section

Hoffentlich kann Ihnen diese Visualisierung der Dinge ein intuitives Verständnis dafür vermitteln, wie ein Kondensator und eine Induktivität zusammenarbeiten, um einen Resonanzkreis zu bilden.

Nur eine einfache Antwort - es gibt nichts, was Energie verschwenden könnte. Wenn es einen Widerstand im Stromkreis gäbe, würde er Energie als Wärme abgeben. Induktivitäten und Kondensatoren verbrauchen keine Energie. Die Energie schwappt einfach zwischen der Speicherung im Magnetfeld und der Speicherung im elektrischen Feld hin und her. Es ist wie bei einem Feder-Masse-System, bei dem Energie zwischen der Speicherung in der Feder und der Speicherung in kinetischer Energie der Masse hin und her geht.

Der Induktor erzeugt niemals einen Strom in die entgegengesetzte Richtung. Ein Induktor erzeugt eine EMF, um dem sich ändernden B-Feld (Lenz-Gesetz) entgegenzuwirken. Das B-Feld ändert sich, weil sich der Strom in der Spule ändert. So effektiv widersteht der Induktor Stromänderungen. Der Kondensator versucht also zunächst, sich stark zu entladen, wird aber durch die Induktivität gebremst. Sobald der Kondensator Strom treiben kann, will dieser Strom nicht aufhören. Sobald der Kondensator vollständig entladen ist, fließt also immer noch Strom, da die Induktivität einer Stromänderung widersteht. Schließlich kehrt dieser Strom die Ladung auf dem Kondensator um, der den Strom verlangsamt, bis er 0 ist. Wenn an diesem Punkt keine Energie verloren geht, der Kondensator wird mit genau der entgegengesetzten Ladung aufgeladen, da die gesamte Energie am Anfang und am Ende dieser Halbwelle auf dem Kondensator liegt und gleich ist. Dann passiert das Gegenteil, Sie kehren zum Anfang zurück und der Zyklus wiederholt sich.