Конденсатор подключен напрямую с аккумулятором

Это может быть глупый вопрос, но у меня возникли проблемы с пониманием того, что именно происходит, когда мы подключаем настоящий конденсатор напрямую к батарее.

В моем понимании, теоретически, когда незаряженный конденсатор подключен непосредственно к батарее, скажем, 9 вольт, конденсатор мгновенно зарядится, и его напряжение также станет 9 В. Это произойдет из-за отсутствия сопротивления между конденсатором и аккумулятором, поэтому изменение тока во времени будет бесконечным. Очевидно, это верно, когда речь идет об идеальных компонентах и ​​нереалистичных схемах.

Я думал, что в реальной жизни это может привести к искрам, повреждению компонентов, взрывам или чему-то еще. Тем не менее, я видел некоторые видео, и люди обычно подключают батареи напрямую к конденсаторам. Кроме того, ток, который течет от батареи к конденсатору, имеет небольшую величину, поскольку требуется, чтобы конденсатор имел такое же напряжение, что и батарея.

Я хотел бы знать, почему это происходит, спасибо.

Это пример схемы, о которой я говорил:

И батарея, и конденсатор имеют внутреннее сопротивление.

Ваш конденсатор выглядит примерно так:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Конечно, я не знаю ваш конденсатор, поэтому я не знаю точное внутреннее сопротивление, но 3Ом будет достаточно близким приближением.

То же самое происходит в вашей батарее, так что на самом деле вы делаете это:

^{смоделировать эту схему}

Так что теперь в течение небольшого промежутка времени ток будет максимальным, но он составляет всего около 0,9А.

Конечно, если вы поставите конденсатор на такую ​​батарею, у вас не будет хорошего контакта, поэтому там также будет какое-то дополнительное сопротивление, так что оно может быть даже 0,7А.

Причина, по которой теперь требуется время, заключается в том, что когда конденсатор заряжается, напряжение на резисторах уменьшается, поэтому ток также уменьшается, так что напряжение на конденсаторе будет расти медленнее, и так далее, и так далее, так что это на самом деле будет Подходите к напряжению аккумулятора медленнее и медленнее.

Чем больше резисторы или конденсаторы, тем больше времени потребуется.

Момент, когда он составляет 67%, может быть рассчитан как R * C.

Таким образом, в примере: t (67%) = R * C = 10 * 220u = 2,2 мс.

Но если конденсатор составляет 22000 мкФ (= 22 мФ), тогда время RC, как его называют, будет 220 мс или 0,22 с для его зарядки с полным сопротивлением 10 Ом. Но с конденсатором такого размера он также может иметь немного более высокое сопротивление, так что это сделает его еще медленнее.

И тогда это только на 67%. Следующие 30% займут гораздо больше времени.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Примечание; увеличил сопротивление 9V-летучей мыши в соответствии с комментарием Ника.

Реальные батареи и конденсаторы имеют внутреннее сопротивление, которое будет уменьшать ток зарядки конденсатора. Это предотвратит смерть и разрушения, которые вы ожидали. :-)

В любом случае, трудно увидеть искру с 9 вольт ...

В дополнение к полезному ответу Асмильдофа, стоит отметить, что даже если бы все проводники были сверхпроводящими с нулевым сопротивлением, начальный ток не был бы бесконечным, а ток уменьшился бы до нуля .

Почему не бесконечный ток? Поскольку есть петля тока, цепь будет иметь некоторую индуктивность. Таким образом, ток будет первоначально расти со скоростью Vbatt / L. Напряжение на конденсаторе будет превышать Vbatt почти вдвое, а затем обратное, давая затухающую синусоиду с центром в Vbatt.

Почему затухли? Мы генерируем изменяющееся во времени магнитное поле. Именно так получается электромагнитная (радио) волна. Мощность в излучаемом поле вызовет затухание колебаний тока.

Как вы говорите, только в «теории» мы можем получить «идеальные» результаты.
Используя реалистичные источники питания и конденсаторы, можно получить неидеальные результаты. Это потому, что реальные компоненты имеют «дополнительное» сопротивление, индуктивность и емкость.
Хотя никогда нельзя получить идеальные результаты, сохраняя «дополнительные» компоненты как можно меньшими, мы можем получить результаты, «близкие» к идеальным.
В вашем конкретном случае причина, по которой не было «драматических эффектов», заключается в том, что батарея и конденсатор имеют внутреннее сопротивление. Следовательно, конденсатор не будет мгновенно заряжаться до напряжения батареи. Он будет «медленно» заряжаться при «нормальном»
Подводя итог, причина, по которой конденсаторам требуется время для зарядки, - внутреннее сопротивление .