第5节 复杂的电压和电流计算 (修订中)

[TOC]

在某些情况下,当电压和电流的起始值不是完全“放电”状态时,您可能需要分析直流无功电路。换句话说,电容器 (opens new window)可能以部分充电状态开始,而不是从零伏开始,并且电感器 (opens new window)可能以已经通过它的一定量的电流开始,而不是我们迄今为止假设的零。

以这个电路为例,从开关打开到开关在关闭位置结束:

分析直流无功电路

由于这是一个感应电路,我们将通过确定_current_的起始值和结束值来开始我们的分析。这一步在分析电感电路时非常重要,因为只有在确定电流后才能知道起始电压和终止_电压!_在开关打开(启动条件)的情况下,总(串联 (opens new window))电阻为 3 Ω,这将电路中的最终电流限制为 5 安培:

分析感应电路公式

因此,在开关甚至闭合之前,我们有一个 5 安培的电流通过电感器,而不是像前面的电感器示例那样从 0 安培开始。在开关闭合(最终条件)的情况下,1 Ω 电阻器被短路(旁路),从而将电路的总电阻变为 2 Ω。在开关闭合的情况下,通过电感器的电流最终值为:

分析感应电路公式

因此,该电路中的电感器具有 5 安培的启动电流和 7.5 安培的结束电流。由于“定时”将在开关闭合和 R 2短路期间发生,我们需要根据 L 1和 R 1计算时间常数:1 亨利除以 2 Ω,或 τ = 1/2第二。有了这些值,我们就可以计算出电流随着时间的推移会发生什么。电感两端的电压将通过将电流乘以 2 来计算(得到 2 Ω 电阻两端的电压),然后从 15 伏中减去该电压以查看剩余的电压。

如果您意识到电感两端的电压从 5 伏开始(当开关第一次闭合时)并随着时间的推移衰减到 0 伏,您还可以将这些数字用于通用公式中的开始/结束值并得出相同的结果:

计算电流和电压

时间(秒) 电池电压 电感电压 当前的
0 15 伏 5伏 5个
0.1 15 伏 4.094 伏 5.453 安
0.25 15 伏 3.033 伏 5.984 安
0.5 15 伏 1.839 伏 6.580 安
1 15 伏 0.677 伏 7.162 安
2 15 伏 0.092 伏 7.454 安
3 15 伏 0.012 伏 7.494 安

相关练习:


# 总目录

Last Updated: 3/22/2022, 10:47:08 PM