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關(guān)于換路定律的困惑

換路定律:

除了電容電壓uc和電感電流i外,其它元件上的電壓和電流,包括電容電流ic和電感電壓ui并無(wú)連續(xù)性(即電阻兩端電壓ur或電流ir可以躍變,電容中的電流和電感兩端電壓也都可以躍變)

因?yàn)殡娙蓦妷汉碗姼惺茈娏魇?/span>電路的狀態(tài)變量儲(chǔ)能不能躍變,必然是電容電壓和電感電流不能躍變(E=0.5LI*I,E=0.5CU*U)。而電路中的其它電量,如電容電流、電感電壓、電阻電壓和電流等,過(guò)都是非狀態(tài)變量,在換路時(shí)刻是可以躍變的。

這是我摘自網(wǎng)上的兩句話(huà),而且這是我們普遍認(rèn)可的,但我現(xiàn)在有幾個(gè)比較困惑:

(1)如何理解非狀態(tài)變量,如何從微觀的角度去理解非狀態(tài)變量可以躍變的思想,在我的思想里,總認(rèn)為電流,電壓這些物理量都需要一個(gè)漸變的過(guò)程,不存在所謂的突變。

(2)假如我一個(gè)電壓源,一個(gè)開(kāi)關(guān),一個(gè)電阻串聯(lián),當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí),立馬產(chǎn)生電流嗎?電流立馬為I=U/R嗎?

(3)現(xiàn)實(shí)生活中,我們用的比較多的是電壓源,但分析中我們會(huì)遇到電流源,電流源不允許開(kāi)路。實(shí)際應(yīng)用中,有電流源存在嗎?它的制作原理是什么,不工作的時(shí)候都是短路的嗎? 

希望可以各路同仁可以交流,謝謝

全部回復(fù)(15)
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2011-12-29 16:08

這些問(wèn)題看上去很復(fù)雜,感覺(jué)也很困惑。

找本  電路 書(shū)需要認(rèn)真看一下啦!

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xgipm
LV.6
3
2011-12-29 17:30
      突變與漸變是相對(duì)而言的,沒(méi)有絕對(duì)的突變。繩子剪斷后拉力消失,一般認(rèn)為這時(shí)繩子的拉力是突變,但從絕對(duì)上來(lái)說(shuō),也有變化過(guò)程,而它相對(duì)于彈簧壓縮過(guò)程來(lái)說(shuō),那就是突變。燈泡接通電源,電流是突變,但從絕對(duì)意義上說(shuō),電流也有一上升過(guò)程,但相對(duì)于電感中電流的上升來(lái)說(shuō)就是突變。世上沒(méi)有絕對(duì)理想的器件,理想的器件只是一種理論模型。很多人在用電子仿真軟件時(shí),直接調(diào)用理想的元件模型,沒(méi)考慮實(shí)際的分布參數(shù),常常出錯(cuò),例如理想的電容與電感并聯(lián)時(shí)在諧振點(diǎn)阻抗為無(wú)限大,串聯(lián)諧振時(shí)為零,軟件在計(jì)算處理的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)除零等問(wèn)題,就會(huì)報(bào)錯(cuò)。
      理論意義上的電流源不允許開(kāi)路,否則斷開(kāi)處兩端的電壓為無(wú)限大,但實(shí)際的電流源只是在一定范圍內(nèi)是恒流源,超過(guò)一定范圍就不成為恒流源了,因?yàn)榫S持恒流的推動(dòng)電壓源大小有限,何況還有電路器件特性限制等。
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2011-12-29 18:51
@xgipm
     突變與漸變是相對(duì)而言的,沒(méi)有絕對(duì)的突變。繩子剪斷后拉力消失,一般認(rèn)為這時(shí)繩子的拉力是突變,但從絕對(duì)上來(lái)說(shuō),也有變化過(guò)程,而它相對(duì)于彈簧壓縮過(guò)程來(lái)說(shuō),那就是突變。燈泡接通電源,電流是突變,但從絕對(duì)意義上說(shuō),電流也有一上升過(guò)程,但相對(duì)于電感中電流的上升來(lái)說(shuō)就是突變。世上沒(méi)有絕對(duì)理想的器件,理想的器件只是一種理論模型。很多人在用電子仿真軟件時(shí),直接調(diào)用理想的元件模型,沒(méi)考慮實(shí)際的分布參數(shù),常常出錯(cuò),例如理想的電容與電感并聯(lián)時(shí)在諧振點(diǎn)阻抗為無(wú)限大,串聯(lián)諧振時(shí)為零,軟件在計(jì)算處理的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)除零等問(wèn)題,就會(huì)報(bào)錯(cuò)。     理論意義上的電流源不允許開(kāi)路,否則斷開(kāi)處兩端的電壓為無(wú)限大,但實(shí)際的電流源只是在一定范圍內(nèi)是恒流源,超過(guò)一定范圍就不成為恒流源了,因?yàn)榫S持恒流的推動(dòng)電壓源大小有限,何況還有電路器件特性限制等。
繼續(xù)深入分析哈!
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lzscxf
LV.4
5
2011-12-29 21:00
@笨小孩1114
這些問(wèn)題看上去很復(fù)雜,感覺(jué)也很困惑。找本 電路書(shū)需要認(rèn)真看一下啦!
這些就是在電路書(shū)上可以找到的最底層的東西了,其實(shí)個(gè)人感覺(jué),假如要理解透徹的話(huà),還得更多的從微觀上面介紹這些東西。。。
哎,現(xiàn)在好多寫(xiě)書(shū)的都是為了賺錢(qián),人云亦云的,見(jiàn)著我們系里的幾個(gè)老師,跟他們交流了幾次?,F(xiàn)在他們寫(xiě)的書(shū)我都不敢看了。
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lzscxf
LV.4
6
2011-12-29 23:19
@xgipm
     突變與漸變是相對(duì)而言的,沒(méi)有絕對(duì)的突變。繩子剪斷后拉力消失,一般認(rèn)為這時(shí)繩子的拉力是突變,但從絕對(duì)上來(lái)說(shuō),也有變化過(guò)程,而它相對(duì)于彈簧壓縮過(guò)程來(lái)說(shuō),那就是突變。燈泡接通電源,電流是突變,但從絕對(duì)意義上說(shuō),電流也有一上升過(guò)程,但相對(duì)于電感中電流的上升來(lái)說(shuō)就是突變。世上沒(méi)有絕對(duì)理想的器件,理想的器件只是一種理論模型。很多人在用電子仿真軟件時(shí),直接調(diào)用理想的元件模型,沒(méi)考慮實(shí)際的分布參數(shù),常常出錯(cuò),例如理想的電容與電感并聯(lián)時(shí)在諧振點(diǎn)阻抗為無(wú)限大,串聯(lián)諧振時(shí)為零,軟件在計(jì)算處理的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)除零等問(wèn)題,就會(huì)報(bào)錯(cuò)。     理論意義上的電流源不允許開(kāi)路,否則斷開(kāi)處兩端的電壓為無(wú)限大,但實(shí)際的電流源只是在一定范圍內(nèi)是恒流源,超過(guò)一定范圍就不成為恒流源了,因?yàn)榫S持恒流的推動(dòng)電壓源大小有限,何況還有電路器件特性限制等。

下午想了想,其實(shí)我們可以從一個(gè)電路開(kāi)始探討,這個(gè)問(wèn)題解決了,一系列的問(wèn)題都可以解決。如下圖: 

t=0-時(shí),開(kāi)關(guān)在左邊,1回路導(dǎo)通,這是回路電流為I

t=0+時(shí),開(kāi)關(guān)切換到右邊,這時(shí)候1回路斷開(kāi),2回路導(dǎo)通

根據(jù)我們所說(shuō)的電感電流必須連續(xù),則2回路電流必須立刻為I,這與xgipm所說(shuō)的2回路電流必須有上升過(guò)程矛盾嗎?

因?yàn)閠=0+時(shí)刻,電感那路電荷是有定向移動(dòng)的,這樣產(chǎn)生了電流I,但是電阻那端電荷原來(lái)是不定向移動(dòng)的,因?yàn)樵瓉?lái)沒(méi)有電流,這樣的兩個(gè)支路通過(guò)開(kāi)關(guān)聯(lián)系到一塊,是如何作用的。

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xgipm
LV.6
7
2011-12-29 23:37
@lzscxf
下午想了想,其實(shí)我們可以從一個(gè)電路開(kāi)始探討,這個(gè)問(wèn)題解決了,一系列的問(wèn)題都可以解決。如下圖:[圖片] t=0-時(shí),開(kāi)關(guān)在左邊,1回路導(dǎo)通,這是回路電流為It=0+時(shí),開(kāi)關(guān)切換到右邊,這時(shí)候1回路斷開(kāi),2回路導(dǎo)通根據(jù)我們所說(shuō)的電感電流必須連續(xù),則2回路電流必須立刻為I,這與xgipm所說(shuō)的2回路電流必須有上升過(guò)程矛盾嗎?因?yàn)閠=0+時(shí)刻,電感那路電荷是有定向移動(dòng)的,這樣產(chǎn)生了電流I,但是電阻那端電荷原來(lái)是不定向移動(dòng)的,因?yàn)樵瓉?lái)沒(méi)有電流,這樣的兩個(gè)支路通過(guò)開(kāi)關(guān)聯(lián)系到一塊,是如何作用的。

你這個(gè)示意圖有問(wèn)題,開(kāi)關(guān)切換過(guò)程中有完全斷開(kāi)的過(guò)程,電感電流被阻斷,會(huì)產(chǎn)生高壓擊穿開(kāi)關(guān)間隙出現(xiàn)火花放電,建議用下面的圖說(shuō)明。

 

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xgipm
LV.6
8
2011-12-30 00:06
@lzscxf
下午想了想,其實(shí)我們可以從一個(gè)電路開(kāi)始探討,這個(gè)問(wèn)題解決了,一系列的問(wèn)題都可以解決。如下圖:[圖片] t=0-時(shí),開(kāi)關(guān)在左邊,1回路導(dǎo)通,這是回路電流為It=0+時(shí),開(kāi)關(guān)切換到右邊,這時(shí)候1回路斷開(kāi),2回路導(dǎo)通根據(jù)我們所說(shuō)的電感電流必須連續(xù),則2回路電流必須立刻為I,這與xgipm所說(shuō)的2回路電流必須有上升過(guò)程矛盾嗎?因?yàn)閠=0+時(shí)刻,電感那路電荷是有定向移動(dòng)的,這樣產(chǎn)生了電流I,但是電阻那端電荷原來(lái)是不定向移動(dòng)的,因?yàn)樵瓉?lái)沒(méi)有電流,這樣的兩個(gè)支路通過(guò)開(kāi)關(guān)聯(lián)系到一塊,是如何作用的。
從絕對(duì)意義上來(lái)說(shuō),任何物理變化都不可能是絕對(duì)的突變,都有變化過(guò)渡的過(guò)程,開(kāi)關(guān)接通后流過(guò)電流,電子定向移動(dòng)需要有加速的過(guò)程,電場(chǎng)的傳遞也有時(shí)間過(guò)程。沒(méi)有絕對(duì)純理論意義上的電感、電容、電阻。只是這個(gè)在絕對(duì)意義上的過(guò)程相比主要內(nèi)容完全可以忽略。就象燈泡點(diǎn)亮后,光的傳播時(shí)間可以忽略。
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lzscxf
LV.4
9
2011-12-30 15:07
@xgipm
從絕對(duì)意義上來(lái)說(shuō),任何物理變化都不可能是絕對(duì)的突變,都有變化過(guò)渡的過(guò)程,開(kāi)關(guān)接通后流過(guò)電流,電子定向移動(dòng)需要有加速的過(guò)程,電場(chǎng)的傳遞也有時(shí)間過(guò)程。沒(méi)有絕對(duì)純理論意義上的電感、電容、電阻。只是這個(gè)在絕對(duì)意義上的過(guò)程相比主要內(nèi)容完全可以忽略。就象燈泡點(diǎn)亮后,光的傳播時(shí)間可以忽略。

很敬佩你的鉆研精神,不錯(cuò),方便的話(huà)交個(gè)朋友,陳曉鋒 610880652,呵呵

這個(gè)問(wèn)題我將找我們學(xué)校的老物理教授討論討論,有結(jié)論了告訴大家,呵呵

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2011-12-30 22:46
@lzscxf
[圖片]很敬佩你的鉆研精神,不錯(cuò),方便的話(huà)交個(gè)朋友,陳曉鋒610880652,呵呵這個(gè)問(wèn)題我將找我們學(xué)校的老物理教授討論討論,有結(jié)論了告訴大家,呵呵

我看了你們兩位的討論,很不錯(cuò)!大家的這種精神和重要!

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lzscxf
LV.4
11
2012-01-01 23:49
@笨小孩1114
[圖片]我看了你們兩位的討論,很不錯(cuò)!大家的這種精神和重要!

呵呵,謝謝師長(zhǎng)的夸獎(jiǎng)

 

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cheng111
LV.11
12
2012-01-07 21:53
@xgipm
你這個(gè)示意圖有問(wèn)題,開(kāi)關(guān)切換過(guò)程中有完全斷開(kāi)的過(guò)程,電感電流被阻斷,會(huì)產(chǎn)生高壓擊穿開(kāi)關(guān)間隙出現(xiàn)火花放電,建議用下面的圖說(shuō)明。[圖片] 
這個(gè)的確很好,還可以看到實(shí)際的波形。
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lzscxf
LV.4
13
2012-01-08 16:56
@xgipm
你這個(gè)示意圖有問(wèn)題,開(kāi)關(guān)切換過(guò)程中有完全斷開(kāi)的過(guò)程,電感電流被阻斷,會(huì)產(chǎn)生高壓擊穿開(kāi)關(guān)間隙出現(xiàn)火花放電,建議用下面的圖說(shuō)明。[圖片] 

xgipm兄,您好!這段時(shí)間我又考慮了一些東西,也和院里頭的一下老師討論了,針對(duì)您畫(huà)出的這個(gè)電路,再和你探討一個(gè)問(wèn)題,

(1)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的時(shí)候,L電感中電流為I;D,R2支路電路為0;

(2)開(kāi)關(guān)關(guān)斷,L電感中電流不突變,仍然為I,D,R2支路支路從0過(guò)渡到I(假如我考慮到過(guò)渡過(guò)程)。

那么此時(shí)出現(xiàn)了電感電流和D,R2支路電流不相等的情況。這個(gè)怎么解釋。

可以這樣想嗎?此時(shí)V,R1,U1支路電流相應(yīng)的也有從I過(guò)渡到0的過(guò)程。這就相當(dāng)于U1關(guān)斷以后就類(lèi)似于一個(gè)電容?推廣出去,是不是所有的開(kāi)關(guān)關(guān)斷之后都可以等效為一個(gè)電容,也就是說(shuō)空氣(大氣層)可以等效為一個(gè)電容。

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xgipm
LV.6
14
2012-01-08 17:20
@lzscxf
xgipm兄,您好!這段時(shí)間我又考慮了一些東西,也和院里頭的一下老師討論了,針對(duì)您畫(huà)出的這個(gè)電路,再和你探討一個(gè)問(wèn)題,(1)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的時(shí)候,L電感中電流為I;D,R2支路電路為0;(2)開(kāi)關(guān)關(guān)斷,L電感中電流不突變,仍然為I,D,R2支路支路從0過(guò)渡到I(假如我考慮到過(guò)渡過(guò)程)。那么此時(shí)出現(xiàn)了電感電流和D,R2支路電流不相等的情況。這個(gè)怎么解釋??梢赃@樣想嗎?此時(shí)V,R1,U1支路電流相應(yīng)的也有從I過(guò)渡到0的過(guò)程。這就相當(dāng)于U1關(guān)斷以后就類(lèi)似于一個(gè)電容?推廣出去,是不是所有的開(kāi)關(guān)關(guān)斷之后都可以等效為一個(gè)電容,也就是說(shuō)空氣(大氣層)可以等效為一個(gè)電容。
開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,電感中的電流不能突變!任何情況下均如此!D、R2這一支路的電流突增到與電感電流相同,然后逐漸下降。如果精細(xì)到極致考慮R2支路有過(guò)渡,那么電感對(duì)分布電容放電,電感電流必須找出路,找不到出路就產(chǎn)生感應(yīng)高壓打通出路!就象無(wú)論多么厚實(shí)的墻壁,鐵錘錘擊時(shí),一定會(huì)產(chǎn)生形變,不然能量如何消耗掉。
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lzscxf
LV.4
15
2012-01-08 18:03
@xgipm
開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,電感中的電流不能突變!任何情況下均如此!D、R2這一支路的電流突增到與電感電流相同,然后逐漸下降。如果精細(xì)到極致考慮R2支路有過(guò)渡,那么電感對(duì)分布電容放電,電感電流必須找出路,找不到出路就產(chǎn)生感應(yīng)高壓打通出路!就象無(wú)論多么厚實(shí)的墻壁,鐵錘錘擊時(shí),一定會(huì)產(chǎn)生形變,不然能量如何消耗掉。

正常情況應(yīng)該不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)高壓,假如感應(yīng)高壓,能量會(huì)瞬間釋放光。所以,分布電容的解釋?xiě)?yīng)該較為合理。

可以這樣理解嗎,開(kāi)關(guān)U1斷開(kāi)后,可以將U1處看成一個(gè)電容嗎?假如看成電容的話(huà),就需要給電容充電,這樣極致分析就能分析的通。

同理,任何電路的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,開(kāi)關(guān)處可以等效為一個(gè)電容,因?yàn)閿嚅_(kāi)處會(huì)產(chǎn)生電壓。。。

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xgipm
LV.6
16
2012-01-09 00:07
@lzscxf
正常情況應(yīng)該不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)高壓,假如感應(yīng)高壓,能量會(huì)瞬間釋放光。所以,分布電容的解釋?xiě)?yīng)該較為合理??梢赃@樣理解嗎,開(kāi)關(guān)U1斷開(kāi)后,可以將U1處看成一個(gè)電容嗎?假如看成電容的話(huà),就需要給電容充電,這樣極致分析就能分析的通。同理,任何電路的開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后,開(kāi)關(guān)處可以等效為一個(gè)電容,因?yàn)閿嚅_(kāi)處會(huì)產(chǎn)生電壓。。。
任何導(dǎo)線(xiàn)、任何開(kāi)關(guān)、任何電子器件均有寄生電感和電容效應(yīng),現(xiàn)實(shí)中不存在理論上絕對(duì)的純電阻、純電感、純電容!!
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