Dies mag eine sehr grundlegende Frage sein, aber mein Missverständnis ist auf den Unterschied zurückzuführen, wie die Physik das Laden von Kondensatoren erklärt, und wie wir Schaltkreise in der Schaltkreisanalyse analysieren.
Wenn eine Batterie an einen ungeladenen Kondensator angeschlossen wird, fließen laut Physik Elektronen von einer Platte zur anderen und erzeugen ein elektrisches Feld und damit eine Potentialdifferenz über dem Kondensator. Diese Potentialdifferenz beginnt bei 0 und steigt an, bis sie die Spannung der Batterie erreicht.
Dies bedeutet jedoch, dass für die Zeit, in der der Kondensator geladen wird, die Potentialdifferenz an ihm von der Potentialdifferenz der Batterie verschieden ist. Laut Schaltungsanalyse (oder zumindest dem Modell mit konzentrierten Elementen) ist diese Verbindung nicht gültig . Die Definition von 2 parallelen Elementen ist, dass sie die gleiche Spannung haben.
Die einzige Lösung, die mir im Moment einfällt, ist, dass diese Verbindung tatsächlich gültig ist, aber in realen Schaltungen gibt es keine idealen Kurzschlüsse. Wenn wir also eine Batterie an einen Kondensator anschließen, haben die Drähte einen gewissen Widerstand und so Wir können sie als Widerstände in der Schaltung modellieren. Wenn also die Batterie angeschlossen wird, hat der Widerstand zunächst die gesamte Batteriespannung, während der Kondensator 0 Volt hat. Der Strom, der fließt, ist auf die Kondensatorladung zurückzuführen (und wird sehr hoch sein, weil der Widerstand des Drahtes sehr niedrig ist). Während der Kondensator geladen wird, steigt seine Spannung, während die Spannung des Widerstands abnimmt, bis der Kondensator die gesamte Batteriespannung übernimmt, wodurch der Strom Null wird und die Spannung des Widerstands 0 wird.
Und deshalb ist bei der Analyse der Sprungantwort eines Kondensators immer ein Widerstand (normalerweise mit einem hohen Widerstand in der Größenordnung von 10 Kiloohm) in Reihe mit dem Kondensator geschaltet.
Ist dies wirklich der Fall? Oder übersehe ich etwas?
Gute Frage. Wenn Sie eine IDEAL-Spannungsquelle an einen IDEAL-Kondensator anschließen, erhalten Sie genau die Situation, die Sie beschreiben. Die IDEALE Antwort ist, dass es für eine UNENDLICH kurze Zeit eine UNENDLICHE Menge an Strom geben wird, um alles in Ordnung zu bringen.
In der Praxis passiert das nicht, da es keine idealen Spannungsquellen und Kondensatoren gibt. Alle realen Spannungsquellen haben eine gewisse endliche (von Null verschiedene) Quellenimpedanz, die den Strom begrenzt und zu einer normalen exponentiellen Aufladung des Kondensators führt. Je kleiner die Quellenimpedanz, desto schneller lädt sich der Kondensator auf und desto höher ist der anfängliche Ladestrom.
Und es gibt immer Option B: Etwas wird einfach explodieren. Das Anschließen eines großen ungeladenen Kondensators an eine kräftige Stromquelle mit sehr niedriger Quellenimpedanz wird am besten aus sicherer Entfernung beobachtet, bis das Feuerwerk abgeklungen ist. Mit anderen Worten: TUN SIE DAS NICHT.
Nanofarad
winzig
Nur ich