模电照妖镜 - 第2页 - 模拟电子 - 电子工程世界-论坛

engineer-x · 发表于2022-10-27 12:26

是我来考人一般会再C3上串个电阻，还会尽量取一些方便笔算口算的特殊数值，不在计算上折腾面试人，重点考基本方法是否熟悉。

我首先问（1）开关闭合后电流推导

（2）当电阻取R=0时，某节点电位（即楼主问得情况）是？

（3）把电阻换成电感写出电流表达

（4）用电阻好还是电感好，为什么？

其实这是招人时常见拿来考人的题目，非瞎编doge

maychang · 发表于2022-10-27 12:33

原电原理图中没有电阻，那是理想情况。实际电路中当然不可能没有电阻。电容也不可能是理想的电容。

理想情况没有电阻，该电路中开关 K 闭合瞬间电流将为无穷大，这显然是不可能的。

maychang · 发表于2022-10-27 12:36

从另一个角度考虑，开关 K 闭合之前系统(三个电容和联接导线)总能量大于开关 K 闭合后达到稳定的总能量。那么开关 K 闭合达到稳定总能量减少了。这些减少了的能量到哪里去了？

由此，没有电阻的理想情况是不可能存在的。

maychang · 发表于2022-10-27 12:42

『把电阻换成电感写出电流表达』，『用电阻好还是电感好，为什么？』

如果电路中增加一个串联的理想电感(没有电阻)，那么开关 K 闭合后电容中的能量将转化为电感中的能量，电感中的能量又将转化为电容中的能量。于是，该电路将持续不断地振荡。而且因为没有电阻，能量并不会耗散成热，其振荡必定是幅度不变的等幅振荡。这当然也是不可能的。

maychang · 发表于2022-10-27 12:47

如果电路中增加一个非理想的电感(存在损耗，即存在电阻)，那么可能出现减幅振荡(电阻损耗较小时)，也可能电流达到最大值然后单调减小没有振荡。前一种情况称为欠阻尼，后一种情况称为过阻尼。欠阻尼和过阻尼的分界线往往称为临界阻尼。

maychang · 发表于2022-10-27 12:48

其实，这些都不能算是模拟电路课程的内容，而应该是电工学的内容。

shipeng · 发表于2022-10-27 14:03

老师说到重点了，这两天我也一直在思考一个类似的问题：

1.取两个相同的电容器；

2.给其中一个充电到电压U；

3.另一个放电到0V；

4.最后把两个电容并联起来一段时间后电压稳定；

根据计算电路中能量第4步比第2步损失了一半，请问损失的能量去了哪里？

这个问题是我一个朋友提出来的，看到您这个回答正好解决了我心中的疑惑

shipeng · 发表于2022-10-27 14:06

那么请问做出这道题你们给人开多少工资？

gmchen · 发表于2022-10-27 18:39

一个最简单的解题思路如下：
整个电路可以看作一个环，那个接地点无关紧要。所以，将两个10微法电容等效为一个5微法电容，且它两端电压为0。
那样开关合上后，1微法电容上的5微库仑电荷平均到6微法电容上，1微法电容两端的电压就是5微库仑/6微法，其它两个电容各得一半，再加上它们原来的电压，就是答案

gmchen · 发表于2022-10-27 18:42

关于能量的损耗，可以类比物理学中两个球的弹性碰撞。碰撞前后的总动量守恒，但是能量有损耗，损耗的能量变成热能或声能。对应电路中，电荷守恒，但是能量有损耗，损耗的能量通常变成热能

gmchen · 发表于2022-10-27 18:46

力学中，动量是mv，能量是0.5mv^2。电学中，电荷是cv，能量是0.5cv^2

gmchen · 发表于2022-10-27 19:32

加电阻是符合现实的情况，问电流也可以。
令电阻为零不妥，应该是电路平衡后（即电流为零）的各点电位。

engineer-x · 发表于2022-10-28 08:54

没错，为什么我要加电阻先问1，因为如果推导了1问中电流表达式会发现取R=0的话电流的幅度变成无穷大，并且持续时间变成0。也就是说电流波形对应于大家在信号系统课里学过的impulse冲击信号。而电流是冲激，电容电压就变成了边沿变化时间为0的阶跃了，这说明电容电压竟然可以突变了！所以R=0是个奇异点，不实际的病态电路。当然实际情况这病态不会发生，因为包括开关，互连，以及其他各种实际元件都是有损耗的只是明显与否的差别。所以楼主这个问题并不完整，我估计他是从哪看了一部分题目没看完整。

虽然实际不会有完美的impulse电流，电容电压也不会突变。但是求解1问的过程中大家会发现一个问题。随着R接近0，电流脉冲越尖锐。我们在信号系统课里都学过时域冲激信号对应在频域有无穷的高频分量。虽然实际不会有带宽无限的冲击信号，但是电阻很小产生的电流脉冲会有较多的有效高频分量，这在工程里可能会是个不好地方，比如产生辐射EMI问题等。这和第4问就有关联了。

总之原来这道题提问是循序渐进的，后面的问题往往可以从前面找到相关联。

像楼主那样直接给个没有电阻的等效电路其实是有问题。在我提出加上电阻前没人质疑这点也是不应该的。

shipeng · 发表于2022-10-28 09:53

这个问题是我在实践过程中真实遇到的，我的目的只有一个只想知道电路稳定后各点的电压值。我的具体电路中是有在回路中串联了一个电感和二极管，只是为了简化问题我把这个电感和二极管省略了。当时这个问题我也懵逼了很久才想明白，还没来得及考虑能量损耗的情况

shipeng · 发表于2022-10-28 09:59

过段时间我会把这个完整电路发出来大家一起来讨论，当前正在申请专利不方便公布出来。

engineer-x · 发表于2022-10-28 10:30

哦，实际的话到没问题的，因为实际电路总有损耗，开关，电感电容，甚至互连走线的损耗都可以近似等效集总到一个电阻R模型里。

所以实际中，没有等效电阻R=0的奇异点，实际电容不能有电压突变。

稳态电容存储的是静电场能，而R=0这个奇点的瞬态过程，是该电路模型处理不了的。

所以会发现没等效电阻的电路模型能量不守恒。

jiangbianyeren · 发表于2022-10-30 21:11

看了楼主的帖子，向模电大神们致敬，虽然我认为这可能不是模电问题，哈哈

读书有馒头吃

请教一下，先算电压，再拆分两个电容算的结果正确；先拆分两个电容，再算电压就算不对，这是为何？

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