Процесс подключения катушки индуктивности к источнику постоянного тока

Закон коммутации на емкости. Второй закон коммутации. В начальный момент времени после коммутации напряжение на уединенной емкости не может измениться скачком и сохраняет такое же значение, как и непосредственно перед коммутацией.

Закон коммутации на индуктивности. Первый закон коммутации. В начальный момент времени после коммутации ток в уединенной индуктивности не может измениться скачком и сохраняет такое же значение, как и непосредственно перед коммутацией.

Законы коммутации.

Коммутация — процессы, происходящие в первый момент времени после переключения в электрических цепях при замыканиях и размыканиях различных участков цепи

При коммутации ток индуктивного элемента (рис 1.2) не может изменяться скачком. Можно записать так: .

Покажем, что при коммутации ток индуктивного элемента не может изменяться скачком на, основе закона сохранения энергии. Учитывая, что и – одна и та же величина по определению закона сохранения энергии, запишем выражения энергии:

в момент (0_-): в момент 0₊: .

За несуществующий промежуток времени энергия не может измениться, тогда

,отсюда следует: .

Некорректной называют коммутацию, сопровождающуюся дугой. Для некорректной коммутации формула не может быть использована.

При размыкании ключа появится дуга между размыкающимися контактами (рис. 1.3), которая будет гореть до тех пор, пока токи в цепи не сравняются. При таких коммутациях должно выполняться условие равенства суммарных потокосцеплений.

В случае некорректной коммутации (рис. 1.3) имеем: или . Временная диаграмма для рассматриваемого примера приведена на рис.1.4.

Рассмотрим закон коммутации на емкости по аналогии с законом коммутации на индуктивности. Напряжение на емкости при корректной коммутации не может изменяться скачком: .

Заряд конденсатора зависит от напряжения: q = CU

В случае некорректной коммутации (рис. 1.5) должны быть равны суммарные заряды конденсаторов: .

Пусть , а (либо )

В этом случае так же, как и при коммутации на индкут-и, при замыкании ключа возникает дуга, которая будет гореть до тех пор, пока напряжения на конденсаторах не сравняются.

Суммарные заряды равны: , отсюда, напряжение в первый момент после коммутации равно: .

При подаче на катушку электрического тока, сила тока будет плавно увеличиваться, а при снятии электрического тока с катушки, сила тока резко возрастет в катушке и плавно убавиться до нуля. Сила тока в катушке мгновенно измениться не может. Это явление в электронике называют первым законом коммутации.

33. Процесс заряда конденсатора

Присоединим цепь, состоящую из незаряженного конденсатора емкостью С и резистора с споротивлением R к источнику питания с постоянным напряжением U.Так как в момент включения конденсатор еще не заряжен, то напряжение на нем . Поэтому в цепи в начальный момент времени (t=0) падение напряжения на сопротивлении R равно U и возникает ток, сила которого:

I=U/R

Прохождение тока i сопровождается постепенным накоплением заряда Q на конденсаторе, на нем появляется напряжение =Q/C и падение напряжения на сопротивлении R уменьшается:

iR=U-

как и следует из второго закона Киргофа.Следовательно, сила тока

уменьшается, уменьшается и скорость накопления заряда Q, так как ток в цепи

i=dQ/dt

C течением времени конденсатор продолжает заряжаться, но заряд Q и напряжение на нем растут все медленнее, а сила тока в цепи постепенно уменьшается пропорционально разности напряжений U- . Через достаточно большой интервал времени напряжение на конденсаторе достигает величины, равной напряжению источника питания, а ток становится равным нулю-процесс зарядки конденсатора заканчивается.

34. разрядка конденсатора

Рассмотрим теперь процесс разряда конденсатора С, который был заряжен от источника питания до напряжения U через резистор с сопротивлением R (рис. 16-6, Где переключатель переводится из положения 1 в положение 2).

В начальный момент, в цепи возникнет ток i=U/R=I и конденсатор начнет разряжаться, а напряжение на нем уменьшаться. По мере уменьшения напряжения будет уменьшаться и ток в цепи i= . Через интервал времени 5 напряжение на конденсаторе и ток цепи уменьшатся при мерно до 1% начальных значений и процесс разряда конденсатора можно считать закончившимся.

Напряжение на конденсаторе при разряде

т. е. уменьшается по закону показательной функции

Разрядный ток конденсатора

т. е. он, так же как и напряжение, уменьшается по тому же закону

Вся энергия, запасенная при зарядке конденсатора в его электрическом поле, при разряде выделяется в виде тепла в сопротивлении R.

Разряд конденсатора, обусловленный несовершенством диэлектрика и изоляции, называется саморазрядом.

Дата добавления: 2015-05-07