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能量还守恒吗?电容的能量哪去了???

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huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-21 14:03:02
(实验最终已经得出部分结论,在图片最后)(117楼有对偶电路——电感的仿真原理图,及仿真结果
端午节,天太热,不想出去玩。于是跑龙岗图书馆借了本书《开关电源故障诊断与排除》。刚看了几页就感觉这是本很实用的书,打算自己买一本留着随时翻阅。
书的第三页,有这么一个小问题。看图:


刚看到时,立马用公式0.5*容量*电压*电压,计算了一下,能量居然少了一半???

这绝不可能。但是为什么会这样,书上没有说的太明白。直说几年前就有论坛讨论过,还让我们去google搜索。这让我等P民情何以堪?算了还是自己做实验分析吧。
先是用multisim仿真,一开始总是不对劲,检查发现是单刀双掷的开关非理想器件,但又不能改成理想的,就改的尽可能接近理想吧,看图:






这样就好了,仿真开始,开关转换之前,看图:











开关转换之后,奇迹出现了,能量不再守恒了???这怎么可能?看图:







还是不太明白怎么搞的。先不管,上真家伙。找了一节新的南孚电池,和两个10F的超级电容。看图:
















用示波器连接两个电容,监视其电压变化。刚开始时,两个电容的电压都为0,为了方便讨论,我们给两个电容规定一个编号,A电容,B电容,,示波器蓝色光标显示的是A电压,黄色光标显示B电压,万用表接在B电容上。看图:







网上有说,这种情况损失的能量很有可能以电磁波的形式发射出去了。好吧,一块检测一下,拿来我的德生PL660收音机了,这个可以说是德生便携机里的战斗机了。为防止被强电台信号给压制,找到一个没有电台信号的频率,我使用的是AM。暂且不管这样能不能测出是否有能让电容能量瞬间损失一半的电磁波发出。先这样试一下,万一放电瞬间收音机还真有~呲啦一声响呢?
看图:







好了,废话少说,上电,先给A上电,看图:







万用表在B上接着呢,此时当然没有电压。下一步就是最关键的将两个电容并起来,看图:







看见没有,奇迹出现了,还真是停在了中间电压,电池初始电压是1.6V,现在B上的电压被充满电的A电容充到了0.8V!示波器上也显示两电容的电压也重合到了一起。而且收音机里也没有出现放电瞬间的噪音。神马情况?想来想去,只有一条可能,那就是无处不在的电阻。电容,导线都有ESR,是不是一半的能量消耗在了这些电阻上?先继续看图:,看一下单个电容直接用电池充放电的图:








很明显,由于ESR的存在导致放电曲线不是很陡的那种台阶。当然充电时还与电池内阻和化学反应速度有关。现在我觉的肯有可能是这些电阻的原因给消耗掉了。能量才减少了,虽然内阻很小。但是电容短路瞬间的电流却是很大的。多大?自己算去。能量消耗为0.5*R*I*I,当然电流不是恒定的。所以计算起来也就麻烦些,我数学学的不好,至今停留在初中水平。什么微分啊积分啊,求导啊,统统不懂。所以更加科学全面的计算过程留给牛人吧。但是我很清楚就是这个变化的电流和内阻把能量给消耗掉了。那么每个电容的内阻都不一样,导线也不一样,为什么很多人做这个实验时都是这样情况呢?只有一个可能就是与内阻无关。好吧,继续做实验。我找了两个不同的电阻一个0.1欧姆,一个270欧姆,分别将这两个电阻穿在电容之间,然后试一下电压还能否回到中点。看图:::







先看用0.1欧姆电阻时的放电曲线。看图:









看只是过程变缓了,电压又跑到中间了,比刚才小了一点,是因为这10F的电容太耗电了,电池电压已经降低里一些,看图:







那串个270欧姆会是什么情况呢?看图:::









注意示波器的时基,每格10s。我闲太慢,等不急了,干脆在这个充放电过程中进行更换电阻,我直接弄两个20欧姆的电阻并成一个10欧姆的,然后直接并在那个270欧姆上,会出现什么情况呢?看图:












最终还是回到了中间电压,这样就好理解了损失的那一半能量去哪里了——消耗在无处不再的寄生电阻上了。
好了,图已经上传完了,一个字一个字的敲,一张图一张图的传,我手机USB口还是个坏的,拍的图片先从手机传到网盘,然后再下载到电脑,文件大传的慢,还得截图,再传。很是辛苦,版主是不是该意思意思呢?比如加个精啥的?
继续讨论:
看来理论和现实往往很近确又很遥远。假如,我说假如,电容没有内阻,电线没有电阻,接触点也没有阻抗。一切都是最理想的元件,那么会发生什么情况呢?仿真电路里的电容说是可以当作理想元件,但是模型里肯定不会出现电容电压直接短接的情况,软件也不允许这么做,你想想,如果用电阻为0的导线接在一个充满电的电容上,让软件仿真放电电流是多大,它怎么算?电压除以0电阻。分母是零。电脑还怎么算?电脑要是有思想肯定要骂人了。就算把电阻设置的很小很小,都可以仿真,电阻小,电流大。那么还是我前面说的,很可能与这个电阻多大无关,都会充放电到中间电压。现实无法做这个实验,软件也无法仿真这个实验。那只能一笑了之。我们只需知道问题产生的原因即可。
谢谢大家看完这裹脚布般的长贴。我也是个刚刚转行做开关电源的工程师。喜欢电源,喜欢钻研,喜欢做实验,更希望能结交有共同爱好的朋友,一起学习,一起探索。公共场合不宜留联系方式,有意者请发站内消息。
zjw631114
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副总工程师
  • 2015-6-21 14:28:51
 
电荷守恒!!!能量也守恒!!!
东方
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LV8
副总工程师
  • 2015-6-21 19:28:22
 
为楼主的实践精神叫好点赞!
这个问题几年前曾经讨论过,东方给出了理论证明。原帖一下子找不到。思路是:
对电容的暂态电流积分求得电量,再对电容的能量积分,结论是:电量守恒,电阻上消耗一半的能量。
重要结论:电阻消耗的能量和电阻值无关!
没有考虑电感的作用,所以暂时看不到电磁辐射的能量损失。
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-21 19:38:29
 
谢谢,我也知道肯定有人早都得出结论了,只是我一时找不到,就做实验验证了一下,数序学的不好,只有通过做实验来验证。
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-21 19:42:03
 
果然和我的猜测一样,也与实验结论一致,唉,没办法数学很差,高大上的理论推导我肯定不会算,只有用这种实验手段来验证猜测
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-21 20:57:18
 
你把电阻换成一个电感试试,大概更有趣。
哪怕没有电阻,分布电感肯定是存在的。
还有,哪怕没有电阻,能量也会损耗的,起码会有辐射损耗。
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-22 00:03:38
 
这个我倒是没有做实验,不过LC震荡我还是很好理解的,以前弄过震荡电路和有源滤波的设计,不过都是弱电上的东西。刚转行开关电源,之前两年嵌入式,两年硬件模拟电路设计。电源完全是新手。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-21 20:59:11
 
这里实际上有一个问题:分布电感感抗和电阻值的关系,如果在谐振频率处感抗大于电阻值,那么必然会发生减幅震荡,否则就是电阻控制的指数衰减曲线。
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-22 00:05:04
 
是的,这个明白
yang_kangjia
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本网技师
  • 2015-6-22 19:02:23
 
这个电路书上的习题啊.叫个大一的 分分中推导出来.
cy_andyxiao
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高级工程师
  • 2015-6-21 19:40:54
 
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cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-21 20:52:03
 
这个问题我们早就讨论过,这里没有能量不守恒。
假如没有电阻,电容也没有损耗,那么你会发现电容上的电压在振荡,和导线电感组成了一个LC谐振回路
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-21 23:59:52
 
是啊,我也在帖子里得出结论了,能量是守恒的,只是一半的能量被电阻消耗了。怎么被消耗的,与什么参数有关,都已经通过实验验证了。我不知道什么时候讨论过的,在网上一时没找到就做实验了。我刚刚入行电源,很多东西不太懂,我以前是做嵌入式的。这是我发的第二个帖子。完全新手。你是不是只看了个标题啊?另外你说的假如没有任何esr,只有寄生电感。那么会震荡也好理解,再进一步假如呢?假如什么都没有什么都是理想的呢?这种假设可能无意义,但是有意思
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-22 00:06:23
 
如果你再假设分布电感也不存在,那么我只能回答你是一个频率为无穷大的震荡了。
显然,无穷大是不可能出现的,但现实中也不可能存在没有分布电感的导线,只要存在尺寸就有电感存在。
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-22 12:19:08
 
嗯,只是一个不可能存在的假设,连仿真软件都无法仿真的东西,我们也就是那么一想而已。真叫起真来人会疯的‘’
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-22 00:00:14
 
以前的讨论帖的连接能找到吗?
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-22 00:18:03
 
一定要找肯定能找到,但问题是我参与过的帖子有近千了吧,那得多费事儿啊。
讨论的最后结果基本就我和东方说的了。
大概东方的结论在前,我的结论是后面加的,东方可能没参与后面的讨论。
东方的结论是最终的结果,我的讨论主要是加上了中间的过程——可能存在的减幅震荡。
无论如何,最终有一半的能量被消耗掉了,除了电阻损耗,有时候可能还包括了电磁辐射。
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-22 01:32:15
 
大师不够自信啊,前面很肯定辐射消耗能量,在本楼里又犹犹豫豫了,甚至认可了东方的电阻消耗论。
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-22 01:38:36
 
不用去找了,结论不会是对的,还会被误导。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-22 00:22:47
 
又看了一下楼主的书,书上的实验不严谨啊,这样的实验水平也敢写书!
书上的实验得到的结果不是刚好一半,为什么不确认一下两个电容是否相等?
交换一下两个电容的位置,实验的结果又是什么呢?
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-22 01:41:50
 
有人说早已给出了答案,是否有点夸张了?看看普林斯顿大学的一篇文章。


A Capacitor Paradox.pdf
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-22 03:11:16
 
英语不太好,要看半天才能看完,你英语好说说老美怎么说。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-22 03:15:46
 
说实话,我不认为老美的讨论能够比我们的讨论高明,可能唯一的问题是我们没有推导公式,给出定量的答案。
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-22 03:44:16
 
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-22 10:35:44
 
拜托!
我们是在论坛讨论,既然是讨论,当然主要是交流思路,想到哪儿说到哪儿;老美是在写论文,论文当然要严谨才行。
两者在细节有差异是很正常的,根本不好比。从另一方面来说,这么简单的问题,还正儿八经的写论文,我是不是该鄙视论文作者?
你别拿书籍的原创性来说事儿,起码这个问题我是看见提问之后自己想出来的,基本上一看见题目就想到了分布电感——我的第一反应大概和东方是反的,我想到的是没有损耗的时候会是什么情况。
剩下的,电阻损耗是很直观的,同样直观的就是介质损耗,电磁辐射问题是在排出前面这两种损耗之后提出来的,思路非常自然。
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-22 14:09:32
 
说这是“这么简单的问题”是不是有点夸张啦?既然是“这么简单的问题”是不是应该很快就能给出正确答案吗?
但实际上呢,你先猜到电感,这很不错,但看到东方的电阻消耗论又很快推翻自己的假设转而认同东方的电阻消耗论。所以直到现在也没看见什么定论。
当然老美的论述你可以不削一顾,虽然人家是以普林斯顿大学的名义发表的论述,但也不能排除你比普林斯顿大学厉害。

cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-22 16:01:59
 
晕,我啥时候转向了,第一反应是振荡,但你不会认为我会说是等幅振荡吧?阻尼过大的减幅震荡,结果就是指数曲线,这些基础只是自然就能想到的。
普林斯顿大学是很厉害,但不等于普林斯顿大学所有人都很厉害。大学里面的人也是有层次的,本科生和博士生能一样吗?一年级的本科生能和四年级的一样吗?况且还有教授什么的。
当然,我说鄙视是在调侃,说不定这是大学一年级老师给出来的的作业也不一定。
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-22 16:39:57
 
无根无据的多说就没有意思了。
看划线部分,你最终认可了东方的电阻消耗结论。

eda技术09
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高级工程师
  • 2015-6-24 22:36:06
 
我也认为是一半能量消耗在内阻上,因为这个在模电书上有明确的推导公式和结论。谢谢!!建议楼主看下模电书上RC电路相关内容。
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-25 09:44:16
 
看来还真得回头看看,没有印象了
cdzx11
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  • 2015-6-24 23:09:20
 
你认为有错?
冰刀风
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本网技师
  • 2015-6-30 14:23:39
 
看看
huxuzhan
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  • 2015-6-22 12:24:22
 
高考那年,150分的英语,我只考了40多分,你现在让写出电阻电容电感的全拼,我都写不出来,不过看见那几个单词倒是认识。
joel
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  • 2015-6-26 16:17:43
 
有点意思,为什么大家都不看这文章。。。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-26 16:36:09
 
我看了
cmg
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  • 2015-6-22 07:00:39
 
其实1楼已经给出了正确的答案。
根据电荷不变即得出电压结论,能量损耗在了连接线(电阻)中,你可以在第一个的仿真中看一下电流峰值有多大?持续时间多长?尽管只有1毫欧,你算一下损耗就知能量跑哪里了
cdzx11
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  • 2015-6-22 10:41:55
 
实际上,楼主的实验中情况比简单的电阻损耗复杂,你是否注意到楼主说收音机收到了干扰?
我估计因为没有理想的开关,所以实际上楼主的实验中,因为接触不良导致的接触电阻和火花消耗了大量的能量。
或许这个实验应该用一个水银触点开关来闭合电路。
当然如果电容容量不是特别大也可以考虑用MOSFET做开关,但电容容量太大的话,我担心会烧毁晶体管,而且晶体管的寄生电容会不会影响实验也是个问题。
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-22 12:35:34
 
用收音机就为了尝试一下会不会有瞬间的干扰,不过一直没有听到有瞬间干扰的声音。可能是什么原因接收不到,或者太弱等等原因,理论上是有电流就一定有电磁波,但是这个消失的能量应该主要被电阻消耗了,因为我用大点的电阻来限制电流。能量依然是减半。
cdzx11
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  • 2015-6-22 12:56:48
 
容易干扰收音机的是火花放电,这是宽带干扰源。
容易受干扰的是调幅接收机,调频接收机没那么被干扰,除非噪声能达到和信号相比的成都。
huxuzhan
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  • 2015-6-22 13:26:33
 
是的我就是用AM调幅来尝试接收的。
东方
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  • 2015-6-22 11:44:36
 
有一点不太明了,示波器是怎样接的?
XW:你说应该怎样接?
东方:在两只电容器并联起来的时候,示波器的输入端也并联起来了,不就测量的同一点的对地电压吗?
东方:图上是两个不同的电压。
XW:不同就对了,一个电容放电电压下降,另一个电容充电,电压上升,最后趋于一致。
东方:俗话说,一家人不说两家话,那同一个点对地,也不会测出两个电压来嘛。
XW:以你的意见,应该是怎样的?
东方:刚并联的一瞬间,两个电压就变成相同的0.8V。
XW:但你知道什么叫超级电容吗?容量惊人,不可能一下子达到平衡,总有一个暂态过程。知道什么叫暂态过程吗?
东方:嗨!dxm不在,愤怒的小狗传染给XW了不成?
我们不要争论了,还是请教楼主是怎么做到的。是不是并联时还有什么中间环节?谢谢!
cdzx11
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  • 2015-6-22 11:46:21
 
晕,又来了。
他这里电流太大,导线电阻(大概还包括接触电阻)不能被忽略,所以有了上面的波形。
huxuzhan
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  • 2015-6-22 12:30:12
 
哈哈,对话的方式很有耐读,也很有思议。
连接方法很简单,两个地线夹子都夹在公共端。两只探头分别夹在两只电容的两个正极引线上,靠近电容本体。至于那个电压差,肯定是电流流过有esr的导线时会有个分压吧。那一瞬间的电流可能非常大以至于在毫欧姆级别的电阻上产生了那么高电压。10F的电容啊。
东方
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  • 2015-6-22 12:42:50
 
你的示波器的时间轴的单位是多大?
huxuzhan
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  • 2015-6-22 12:43:58
 
你截的那个图是250ms
lahoward
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  • 2015-6-22 13:59:48
 
电容两端的电压不能突变这是定理,
你上面说的:刚并联的一瞬间,两个电压就变成相同的0.8V。又说不可能一下子达到平衡,总有一个暂态过程,不是有点矛盾吗?
东方
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  • 2015-6-22 15:08:12
 
这是由楼主的接法引起的,按估算,他的回路电阻有零点几欧姆,为了便于说明,假设是0.2Ω,电流就是
i=1.6/0.2e[sup]﹣t/0.2×5[/sup] =8e[sup]﹣t[/sup]
经过几秒之后,趋于平衡。
XW:你要解释“刚并联时的一瞬间的突变和暂态过程的矛盾”
东方:请仔细观察,楼主的暂态曲线不是熟知的由1.6→0.8V的过程。




而是刚并联的一瞬间,有个突变▲U,然后才是指数曲线的暂态过程。
XW:噢……这么个瞬间和暂态的结合啊?高!实在是高。但要lahoward认可……
东方:必须的。
XW:那才怪呢!
东方猜想:如果楼主的并联线加粗缩短,突变电压还会加大,向“并联的一瞬间,两个电压就变成相同的0.8V”靠拢。
lahoward
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  • 2015-6-22 15:40:24
 
这个Δ有什么问题吗?是不是觉得Y轴的线太垂直?如果X轴设为25ms或2.5ms或更小这个曲线不就拉开了吗?不就符合你说的指数曲线的形状了吗?
东方
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  • 2015-6-22 16:20:07
 
看的不太清楚,感觉如果Y轴变化那么快,应该很快就到达稳态值,但水平部分时间比较长。
XW:人家说:如果X轴设为25ms或2.5ms或更小这个曲线不就拉开了吗?不就符合你说的指数曲线的形状了吗?
东方:那水平部分也拉长了,还是不合常规。仅供参考。
lahoward
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  • 2015-6-22 16:33:41
 
"平部分也拉长了"有什么不对吗?
东方
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  • 2015-6-22 18:56:27
 
这只是一种感觉,不太确切。

XW:这是什么?

东方:一阶响应的指数曲线图,τ是时间常数,τ小的时候,垂直上升快,水平延伸短,不太理解垂直上升快,水平延伸长。
XW:怎样解释呢?
东方:如果开始时不是从0,而是某一个电压上升,就可以理解了。纯属感觉,不足为凭。
cdzx11
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  • 2015-6-23 00:20:57
 
La是对的,只要是电阻控制的电容放电,无论如何都是指数曲线。
纯粹从理论上讲,电阻可以趋于零,放电时间可以趋于零,但不能为零,否则就会出现能量丢失。无论电阻值多小,只要不是零,放电过程仍然是指数曲线,只不过时间轴要拉很开才能看得见。
从现实层面讲,当电阻小到一定程度——比如用超导电容极板+超导线,控制放电过程(或者说限制放电电流)的必然会变成分布电感,分布电感是不可能被消除的。
总之,放电过程必然要经历时间,不可能是零。


如果再从理论上讲,电阻、电感都为零,或者得出的结论是能量消失,或者是出现无穷大频率的震荡。
东方
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  • 2015-6-23 12:44:29
 
参见50、51楼
cdzx11
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  • 2015-6-22 16:30:42
 
这儿你是错的,如果导线电阻足够小(虽然实际上好像不太可能),那么分布电感将会占上风,最终的结果将会是减幅震荡,不可能出现瞬间跳变。
东方
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  • 2015-6-23 12:41:58
 
原来我也只是感觉,倒是楼主的试验使感觉清晰起来。
XW:原来是什么的感觉?
东方:就是从波形上看,刚并联的瞬间有个电压的跳变。
XW:这个跳变是怎样形成的?
东方:原来只是模糊的感觉,楼主的试验揭示了这一秘密,就是电容本身的电阻引起。




XW:0.8V就是你37楼的猜想?
37楼东方猜想:如果楼主的并联线加粗缩短,突变电压还会加大,向“并联的一瞬间,两个电压就变成相同的0.8V”靠拢。
东方:是的,现在可以说得到证实。
cdzx11
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  • 2015-6-23 13:01:10
 
要判断是否有跳变,恐怕得用水银开关来做实验的好。
因为楼主的波形中明显有接触不良导致的跳变。
boy59
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  • 2015-7-6 06:38:42
 
按东方先生的理论仿真如下

D-1 电容并联瞬间电压跳变
仿真结果与楼主的实验波形比较相似只是曲线拐角略微陡峭。在仿真中忽略了实际负载是有寄生电感的,加入电感后的仿真为


D-2 串入寄生电感的电压跳变
图D-2的仿真波形与楼主的实验波形几乎是一模一样了。
按照这个理论用楼主的方法似乎可以简单的预估出电容的内阻,测试条件只需一预充电的电容、几个功率电阻、一台示波器,见下面的不同负载电阻的仿真图


D-3 负载电阻3欧姆


D-4 负载电阻1欧姆


D-5 负载电阻0.33欧姆
可按公式R内阻=R负载*(Uo1-Uoa)/Uoa来估算内阻
huxuzhan
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  • 2015-6-22 18:42:08
 
我用电桥测量了一下那个用来短接的导线。阻值为10.7m欧姆。电容的ESR没法测量了,超出电桥的量程了,估计更多的电阻来自电容本身,下面这个图可以说明这个问题,
这个是单只电容充满后再短路放电的曲线,开始的时候由于没接触好而产生了上下震动,肯定不是LC震荡,是没接触好。开始电压都已经降低了很多,但是一断开又上去了,再下来再上去,等后面彻底接触好了才是平滑的曲线,这个时基是500ms
东方
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  • 2015-6-22 19:09:52
 
这就对了。证实并联的瞬间,充电的那只电容就出现一个初始电压,然后再按暂态过程上升。于是出现不同于从零开始上升的曲线。
lahoward
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  • 2015-6-23 03:18:55
 
我都没看懂你表达的是什么?对了什么?又证实了什么?
东方
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  • 2015-6-23 12:43:06
 
见51楼
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  • 2015-6-23 10:40:01
 
为谢楼主,使东方的感觉得到完美的验证,特将暂态过程重新计算了一遍,有的步骤比较详细,楼主肯定可以掌握。





XW:你电阻的阻值最后为什么没有了?
东方:这就是关键之一,实际情况,电阻是确实存在的,不是0,所以上述表达式才成立,但电阻的大小不知道,计算的过程中R被消去。
XW:就是说,在存在电阻的前提下,电阻阻值不影响损失能量的大小。
归来
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  • 2015-6-23 13:23:24
 
1、在理想状态下,回路的电感和电阻都是0;
2、物理和数学是相通的,这个其实是一个数学问题,也就是0欧姆电阻上的功耗问题,在这个案例中,当电流为无穷大时,通过数学计算,0欧姆的电阻也是有功耗的,因为电阻没有出现在功耗的表达式中。
3、再回到物理的层面,电感是否可能为0呢?如果电感为0,就要求电路的环路面积为0,而我们知道最基本的电荷单元的电子也是有直径的,因此,环路的面积是不可能为0的,也就是说必然会有会有由于电子移动导致的空间能量的产生(至少移动一个电子的直径距离)。(假设初始状态是一个电容中存储了两个基本电荷)
4、如果初始状态是一个电容中存储了一个基本电荷呢,应该是会停在两个电容的中间,那么电荷只是移动了电子的一个半径。
因此,我们要评估,这个理想状态的范围是到达一个什么样的程度。
cdzx11
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  • 2015-6-23 15:08:04
 
完全的理想状态,只有数学上的意义,没有物理意义。
数学原则上也不能处理无穷大。


功耗表达式和电阻无关是必然的,除非要考虑电荷损失(漏电),否则当两个电容相等的时候,最终平衡状态必然要损耗掉一半的能量,无论电阻多大。


至于只有一两个基本电荷的情况,则属于量子物理的范畴了,这个时候已经不能用宏观的观点去讨论了,可以说已经变成了和这儿的题目不同的另一个问题了。
lahoward
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  • 2015-6-24 08:10:12
 
其实不用什么推导,这样如何:
一个电容充电后能量 =(C1*V1^2)/2
两个电容并联后V1=V2,能量守恒 = (C1*(V1/2)^2)/2 + (C2*(V2/2)^2)/2 = (C1*V1^2)/4
何仙公
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  • 2015-6-24 11:21:36
 
折腾这麽久结论是什么?
10V是变5.7V
还是10V变5V
要是10V变4.7V没有必要讨论吧
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-24 11:33:34
 
好像还有一个叫电荷不变还是什么的吧?多余电荷哪里来的?
cdzx11
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  • 2015-6-24 11:41:47
 
老王一针见血,这里的关键就在于电荷不变,能量可以变
lahoward
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  • 2015-6-24 11:46:31
 
什么叫“电荷不变,能量可以变”?
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  • 2015-6-24 11:43:30
 
这里能量不守恒
lahoward
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  • 2015-6-24 11:48:25
 
一桶水把一半倒入另一个桶大家各一半。
能量怎么不守恒了?
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  • 2015-6-24 11:51:09
 
这儿是电荷量不变,能量要损失一半
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  • 2015-6-24 11:57:07
 
电荷如果没有了还有能量吗?既然电荷不变何来能量损失一半?
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  • 2015-6-24 12:00:24
 
你自己算一下就好了啊。
先假设电荷量不变,那么每个电容的电荷量就只剩下一半—>电压下降一半—>能量只剩下一半。


电荷不变,能量变化的一个最简单例子就是:
一个充电的平板电容,断开外接回路,然后调整极板间距
lahoward
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  • 2015-6-24 13:43:59
 
拉开板间距离能量怎么会剩下一半?U=Q/C,C减小了,U就大了,能量似乎不降反升。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-24 15:06:08
 
那么,如果缩短极板间距离呢?
lahoward
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  • 2015-6-24 15:26:12
 
两个电容并联不就相当于缩短距离吗?能量不就变小了吗?何需电阻来消耗?
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  • 2015-6-24 15:13:16
 
拉开极板能量当然上升,缩短距离能量下降。
我的例子只是告诉你,电荷量不变,能量可以变。
lahoward
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  • 2015-6-24 15:29:42
 
强词夺理了吧?看看66楼,很清楚,你原本想以拉开距离来说明能量可以减小一半。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-24 16:32:59
 
人家说的很清楚,能量变化的例子,调整极板距离,能量变化只能减小?调整极板距离只能增加?到底是谁在强词夺理呢?
lahoward
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  • 2015-6-24 14:12:29
 
怎么样?你这个例子不行吧?
我们常常讲电势,也就是说电荷有势能,两极板之间距离越远势能越大。
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  • 2015-6-24 15:20:15
 
你不会自己缩短距离吗?
lahoward
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  • 2015-6-24 15:32:48
 
如果说漏了嘴应该勇于承认。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-24 12:09:59
 
那你就说一下,多出来的电荷是哪里跑来的吧。不用争执。
lahoward
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  • 2015-6-24 14:07:48
 
哪里看到有“多出来的电荷”?
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  • 2015-6-24 15:04:17
 
你不是坚持能量守恒吗?那按照你能量守恒的原理,请问,如果并联前一个电容上电压时V?并联后,两个电容上电压相等,等于多少?别说是V/2,因为如果是V/2能量就不守恒了。
lahoward
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  • 2015-6-24 15:35:31
 
请仔细看看:
(C1*(V1/2)^2)/2 这是不是一半能量?
cdzx11
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  • 2015-6-24 15:54:18
 
现在是两个电容好不好
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  • 2015-6-24 16:21:16
 
你是否也怀疑能量守恒定理?
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  • 2015-6-24 19:15:30
 
没人告诉你能量守恒定理有问题,在这个试验中,能量是被电阻消耗掉了
电容存储的能量变少了,但系统总能量没有不守恒啊
lahoward
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  • 2015-6-25 06:55:16
 
能量变化不一定是电阻消耗,就如你指出的变动极板距离也能改变能量,但与电阻无关。并且如果拉开两极板距离能量增加,就更与电阻无关了。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-24 16:23:52
 
呵呵,直接给你数据吧,否则这么多参数恐怕你自己都不知道错在哪里了。
按照你的解释,单个电容电压10V,并联后将使5V,那么单个电容储存的能量为0.5C*U*U=50C
两个电容并联后,每个电容储存的能量是0.5C*0.5U*0.5U=12.5C,两个是25C,能量守恒吗?
lahoward
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  • 2015-6-25 06:48:47
 
懒得跟你讲了,你就自己去多理解理解吧,不过就凭你这样的人多半是理解不了的。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-25 08:36:27
 
呵呵,在事实面前不敢承认自己的错误?你跟那个史文龙的后代一样的德行。
cmg
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  • 2015-6-25 10:41:44
 
不要说话这么狠了
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-25 10:44:29
 
没有啊,难道不是吗?事实摆在眼前,死活不承认,真不知道脸皮怎么长的。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-24 16:34:50
 
你数学是不是不好?这是一半?CU*U/8是CU*U/2的一半?能不能问一下,你学过加减乘除吗?
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  • 2015-6-24 16:20:23
 
看来你是怀疑能量守恒定理了,那就请发表一篇能量不守恒定理吧。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-24 16:31:56
 
去看看你自己贴出来的那篇文章吧,能量仍然守恒。但是,能量守恒的表达方式有很多种,但不是你理解的那种。
YTDFWANGWEI
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其实,你前面给出了那片文章,但我不知道你是否看过那片文章。我的英文不好(四级都没过),第一段的意思应该就明确指出,如果没有阻尼,两个电容并联后将永远震荡下去,也就是说,永远不会达到你期望的两个电容电压相等且稳定的状态,那么请问又怎么可以用能量守恒的方式来计算最终的电压?
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  • 2015-6-24 12:33:05
 
继续抽象这个问题,从物理到数学,然后再抽象,其实这是一个哲学问题。
对一种问题的解释有几个层次的,物理解释,数学解释,最后的就是哲学解释,这个问题可能需要哲学的解释,因为他是一个悖论,题目的本身就说明了题目本身的不存在。
cdzx11
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  • 2015-6-24 15:15:26
 
哪有什么悖论?这里无论是物理还是数学都可以把问题解释清楚。
大概唯一的例外就是无电阻、无电感的模型了,但这个模型根本就不可能实现,甚至无法近似实现。
归来
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助理工程师
  • 2015-6-24 16:05:27
 
不解释
cdzx11
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  • 2015-6-24 19:22:07
 
不解释那还不如不发言。
这个例子是现实中可以实际做实验的,怎么可能不存在?
归来
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  • 2015-6-25 10:40:53
 
现实的实验不可能实现题目中的电路,寄生电感为0,回路电阻为0.
对一个悖论的再多解释也是多余的。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-24 12:47:04
 
按道理来说,你提供出来的文章,应该是支持你的观点的,但为什么却恰恰相反呢?文章里第二页solution里第一条明确指出,开关闭合前,一个电容储存的能量石Ui,开关闭合后,两个电容储存的能量是Ui/2(公式2公式3)请问这是能量守恒吗?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-24 15:17:11
 
请仔细看看你的公式,这是能量守恒?

cdzx11
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  • 2015-6-24 19:23:17
 
大概他这个式子是说一个电容有原先一半的能量吧
cdzx11
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  • 2015-6-24 19:24:53
 
也不对,他的算式里面明明只剩下一半能量了啊
lahoward
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  • 2015-6-27 01:46:49
 
解释一下:
1)能量守恒是毋容置疑的,即使认为能量被电阻消耗什么的
2)电荷守恒都认可的,因此从另一方面看同时否定了电阻消耗能量,因为如果电阻消耗能量(焦耳热)那电荷数必定要减少
3)换个角度看,电容如果不是并联一个,而是将电容的极板距离减小,使电容量增加一倍达到2C,则效果和并联一个容量为C的电容一样,但此时并无电阻消耗能量,换句话说,没有电阻损耗,容量增加一倍电压也是下降一倍。
4)从上述2)3)看,对电阻消耗能量之说是否定的,也就是说没有焦耳热的损耗
5)电荷是有质量的,一个电容对另一个电容充电需要移动电荷,移动电荷也是需要能量的,于是电荷的势能转为动能,将电荷从高势能电容移动到另一个低势能电容的极板上。此时只有势能和动能的转换,无焦耳热损耗。
cdzx11
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  • 2015-6-27 03:42:54
 
1. 整个系统能量当然是守恒的,但电容能量却不一定守恒对吧?
2. 你的3就说明了,电荷量不变,能量可以变。
3. 调整电容极板距离,是机械能和电能之间的转换,当然和电阻损耗没关系。
4. 好像没必要说啥了吧?
5. 这个结论更荒唐了,难道我们把充电的电容放低一点,未充电的电容放高一点结论会不一样吗?
lahoward
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  • 2015-6-27 04:22:11
 
关于5,电势高低不是位置高低,实际是电压高低。
lahoward
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  • 2015-6-27 08:04:26
 
关于#2,很重要,如果承认电荷不变,那就不存在电阻损耗。
因此,如果 #2 成立,则 #1 中的电阻损耗就不存在,能量守恒与否与电阻无关
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 08:43:36
 
因为#2根本就不成立,哪个老师告诉你电荷不变,就不存在损耗的?
lahoward
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  • 2015-6-27 09:10:42
 
不是说句不成立就不成立的,要说出理由。尽量少用这种反问,同样也请说出理由。这种看似很厉害的反问其实就是一种咋呼。请不要用这种方式,如果习惯了请改一改,这无助于讨论问题。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 12:36:07
 
你说的很对,成立不成立不是说句话就OK的,那么你说电荷守恒就不会有消耗,总也得有理由吧?总不能你说不消耗就不消耗吧?
还有,你说能量守恒,又说并联后电容上的电压时0.5V,你自己也算出来了,一个电容是C*V*V/2,两个电容储存的能量之和是C*V*V/4,这是能量守恒?
反问是一种咋呼?恰恰相反,那种明显自己错了,却死活不承认的才是一种咋呼,虚张声势!
东方
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  • 2015-6-27 09:53:34
 
lahoward的基础实在是有点问题。而且很自信。有史厂长和dxm之风。
XW:能够进行良好沟通吗?
东方:有困难。交流沟通的人要有一些共识,平面几何就是五个公理,以及根据公理推导出来的定理,如果碰到一个非欧几何的人,说过直线外一点可以有几条直线和它平行,就没法沟通了。
XW:lahoward是什么几何?
东方:几何倒不知道,是说电荷,la氏理念:“如果电阻消耗能量(焦耳热)那电荷数必定要减少”
XW:认为电荷等同于能量。有点像爱因斯坦质能关系式。
东方:你不要搅合了。这儿用不上。电学中,电荷守恒指的是:“电荷既不能创造,也不能消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,系统的电荷总数保持不变。”
XW:但按la氏理念,如果消耗能量,电荷数就要减少。好像开车就得烧汽油。
东方:这就违反了电荷守恒定律。不像烧汽油。石油可能用光,这就是能源危机,但从来没有说过电荷危机。
XW:所以电动汽车好,电荷不会少。
lahoward
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  • 2015-6-27 13:44:31
 
报复心理要不得。
你要贬低我可以,但把史厂长Dxm拉出来进行就不道德了。
电荷的概念看来你不咋的,很模糊,甚至不太懂。举个例子给你:充有电荷的电容两极间接个电阻,正电荷通过电阻与负电荷中和,同时在电阻上产生焦耳热。最终正负电荷还有吗?

YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 13:50:10
 
第一次听说电荷守恒是这样的。

东方
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  • 2015-6-27 14:42:49
 
好的。接受你的意见。不过不是报复,只是对各人思维方式的思考和联想。而且是和王版主的交流。
要说是电荷守恒都知道,但有人理解确实不咋的,很模糊,甚至不太懂。
XW:这是la先生讲你的!
东方:是啊!这点也和dxm相似,不论自己懂不懂,先判定别人不懂。
la:举个例子给你:充有电荷的电容两极间接个电阻,正电荷通过电阻与负电荷中和,同时在电阻上产生焦耳热。最终正负电荷还有吗?
XW:la氏不是不赞成反问吗?不知l他自己是怎么回答的?
东方:不管他了。电荷守恒是代数和,分正负的。当然总量也是守恒的。
lahoward
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  • 2015-6-27 15:06:42
 
既然接受我的意见何故再次Dxm抬出来?Dxm并不是什么公认的坏人,因此这样说别人不太好。。
回到原来的问题上,如果在电阻上消耗了能量,则正负电荷数因为中和的原因必定减少,143楼已说明没有电阻能量依然减半,因此可以认为能量损失与电阻无关。
cdzx11
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  • 2015-6-27 15:18:58
 
143楼只是说了,能量的变化可以和电阻无关,但并没说不可以由电阻消耗掉一半能量啊。
你自己也说能量守恒,既然电容里面储存的能量少了,那么这部分能量必然有去处。
如果是极板距离减半,那么电容的能量是转换成了机械能;但楼主的题目里面,电容能量去哪儿了?只可能是被电阻消耗了。
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-27 15:21:59
 
这又轮回了,既然电阻消耗了能量,那电荷数必定要减少。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 15:47:31
 
这只是在你自己的脑海里轮回了,因为没人赞成你关于电阻消耗能量,电荷就减小的理论。也就是说,你自己用一个错误的证据来得到了一个错误的结论。

ddxxmm_001
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  • 2015-7-3 19:28:21
 

原来我在东方心目中地位如此高!
cdzx11
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  • 2015-6-27 15:05:25
 
La又错了哈!
让电阻产生焦耳热的是电流,也就是电荷通过电阻的过程,不是电荷中和的时候发热。
电荷的中和是发生在电容中的,不是在电荷移动通过的路径上。


从现实层面来说,我们讨论的电容、电线,包括电阻都不是半导体对吧?基本都是金属没错吧?
在金属中,只存在一种可以移动到电荷载体:电子。
电容中的正电荷,实际上是电子缺位造成的。
所以充电的电容实际上是一个极板有多余的电子,另一个极板电子数量不足,中和过程是有多与电子的电极上的电子,通过导线达到缺电子的极板,最终达到平衡。
好像还是没完全说清楚,一时想不出怎样完整描述,先这样吧,希望la能自己补全,否则再继续讨论
lahoward
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  • 2015-6-27 15:18:09
 
基本上说清楚了,你说的对。
现在关键的问题是如果有电荷(或者说电流)经电阻发热,正负电荷数必定会减少,但现在电荷数不变基本上都认可,而且143楼我已说明假设移动电容极板来增大电容能量依然减半,但显然与电阻无关。因此电阻消耗能量之说便有问题了。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 15:51:22
 
好像也没人说,143楼移动极板改变电容,是通过电阻消耗的能量吧?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 15:49:31
 
其实,他错的本质并没有你说的这么难理解。
从他的描述不难看出,假设开始电容极板,一端是100个正电荷,一段是100个负电荷,用电阻连接起来后,电荷中和变成了零,按照他的理论,因为正负电荷都消失了,所以电荷已经不守恒了。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-27 16:23:50
 
你理解错了,他是以为电阻损耗功率是电荷中和的结果,所以会认为电荷会减少。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 16:47:44
 
其实有个最简单的例子可以反驳他的观点,懒的去做。
取两个大容量电容,至少几千uF,然后将一个充上电,通过一个小电阻与另一个并联,两个电容电压会变的一致,按照他的道理,电阻式不会消耗能量的,(因为总电荷没变)但用温度计测量一下,自然就会发现电阻的温度变了。
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-27 19:00:25
 
我做实验的过程中就已经发现了这个现象,只是帖子里没有提,我那两个10F的电容确实让电阻变热了,不过没有达到烫手的程度,只是稍微热了一些,能感觉到。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-27 19:57:55
 
对的,楼主的实验其实就和老王说的实验一样。
La是脑筋打结了,这个问题从理论到实践都得到了一致的答案,奈何他就想不通。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 08:52:56
 
有的人,不是脑筋打结了,是属于唐老鸭的后代,也就是你就是将它煮熟了,他嘴依然是硬的,死不认账。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 10:45:17
 
问个与帖子内容不相关的问题,在理想状态下,如果两个电容并联后,是一个震荡的状态,但肯定存在一个两个电容电压相等的时刻。在这个时刻,两个电容电压时多少呢?理想状态时没有能量损耗的。如果按照能量守恒计算这个相等的点,那电荷还守恒吗?
lahoward
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  • 2015-6-28 01:52:06
 
143楼关于电荷数减少的假设确实是错的。能量变化电荷数应该是不变的,多谢大师指正。
但是对“这个问题从理论到实践都得到了一致的答案”的说法并不认可。
电路中如含有电阻是会消耗一定的能量,但是如果没有电阻能量依然会减半。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 13:52:06
 
东方,请问个问题哈,一个正电荷,一个负电荷,电荷总数是0还是2啊?
东方
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  • 2015-6-27 14:43:08
 
一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和总是保持不变。
王版主:一个正电荷,一个负电荷,电荷总数是0还是2啊?
电荷总量是代数和,为0。
如氢原子总体是中性的。氢离子是带正电,电子如果跑到氯原子那里去,就成为氯离子带负电。总电荷还是0,守恒的。
cdzx11
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  • 2015-6-27 14:58:19
 
东方被老王削了一次
你前面的定义的确不完整。
东方
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  • 2015-6-27 15:13:39
 
一致的,是两种表述方式。
XW:现在都学会dxm的方法了,不管三七二十一,先肯定别人不对。
东方:不起作用。按dxm判据,当自己不懂时,就说别人不懂。到东方这里,就判定dxm不懂。
XW:那你是不是判定cdzx11不懂啦?
东方:没有,只是判定他对电荷守恒定律的理解不完整,可能不知道有两种表述方式。而且是一致的。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-27 17:30:11
 
东方
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  • 2015-6-27 17:41:34
 
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 15:46:01
 
但是,你没看到有人偷梁换柱吗?人家只问你正负电荷还有吗?人家不是问你正负电荷的总数是不是改变了。
东方
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  • 2015-6-27 18:40:00
 
其实电荷守恒大家都承认,而电阻会不会消耗能量和电流有关。不管有没有正负电荷的中和,只要有电流通过电阻,就会消耗能量。
但是la把两者扯在一起,说正负电荷中和时电阻耗电,是电荷减少了,一转身就来了推理:如果没有电荷减少,电阻就不耗电。这就是逻辑错误。他应该理解电荷的中和与电阻的耗电没有必然的联系。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 08:57:42
 
我知道大家都承认,但是唯一有一个人不承认啊。
lahoward
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  • 2015-6-29 10:51:45
 
请楼上两位高人解释一下 Q=CV,V降低,Q少了没有?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 11:23:01
 
电荷守恒,你说Q少了没有?
lahoward
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  • 2015-6-29 11:27:00
 
参考下图,S合上,究竟Q少了没有?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 11:33:33
 
你先看看我195楼的回答,然后去看看电荷守恒,到底什么事电荷守恒吧。开关闭合后,正负电荷都减少,但电荷依然守恒。
lahoward
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  • 2015-6-29 12:01:32
 
呵呵,没搞懂什么叫电荷吧?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 12:14:01
 
不知道谁没弄懂,呵呵。在你的眼里,除了你之外,你觉得还有谁弄懂了你所谓的电荷?还有谁明白电荷守恒是怎么回事?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 12:15:59
 
能不能冒昧的问一下,你的最高学历是什么?如果不方面回答就算了,如果冒犯了也请见谅。
lahoward
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  • 2015-6-29 12:37:40
 
不要转移方向,说说什么叫电荷吧。什么是电荷都不懂也敢谈什么电荷守恒?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 12:45:44
 
我想着不叫转移方向,如果你小学都没毕业,我给你解释你也不会懂,对吧?我对电荷的理解跟百度上的一样,如果你有不同的见解,欢迎指教。
电荷(electric charge ),即带正负电的基本粒子,是物质的一种物理性质。带正电的粒子叫正电荷(表示符号为“+”),带负电的粒子叫负电荷(表示符号为“﹣”)。
lahoward
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  • 2015-6-29 12:51:00
 
见底了。正负电荷中和后还能称为电荷吗?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 12:56:20
 
再问一次,能透漏一下你最高学历吗?初中或小学?肯定没学过电荷守恒。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 13:00:12
 
电荷守恒定律是物理学的基本定律之一 。它指出,对于一个孤立系统,不论发生什么变化 ,其中所有电荷的代数和永远保持不变。
仔细看看电荷守恒的定义吧,入股你不知道什么叫代数和,那不理解这个定律也正常,不过如果你不知道什么叫代数和,那只能说明初中你都没学好。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 13:00:19
 
169、171、195楼,早就指出来你是这样想的。
lahoward
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  • 2015-6-29 13:10:12
 
兜了这么多圈子就是不敢直面问题,你有听说过既不是正电荷也不是负电荷的第三种电荷吗?知道你不敢回答,告诉你,没有!什么正负电荷中和和电荷数还是不变,这就是你理解的电荷守恒?扯谈吧!
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 13:19:36
 
去看看我贴出来的定义吧,唐老鸭的后代!从东方贴出来电荷守恒的定义,我就知道你脑子里想的是什么,所以我才问一个正电荷一个负电荷按照电荷守恒,总电荷数是多少。
到底谁不敢直面问题?你知道能量守恒量代数和是什么意思吗?是谁不敢说两个1/8的和跟1/2是不是相等的?是谁不敢说交流电流表测量到的电流是不是交流电流的?是谁不敢回答A*B的积分等于不等于A的积分乘以B的积分的?是谁意识到自己错误的时候就拿跟你说你也说不明白自己去理解去吧这样的话掩饰自己无知的嘴脸的?
不好意思,反问句又太多了。
lahoward
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  • 2015-6-29 13:36:45
 
颠三倒四不知要表达什么,也难怪你这种弯弯绕终身只能做做电鱼机之类的产品,虽然可能还是军用电鱼机,不过我也没听说过什么军队会用电鱼机。
不想过多的羞辱你是给你留点面子,不和你这喝三鹿长大的货一般见识,更不想把技术论坛变成口舌战,脑子清醒点吧,地沟油吃了太多的话去吃点脑残片什么的吧。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 12:48:29
 
我突然想起来个事,记得有人说,不要用那么多反问句,请问,你这个属于什么句?抑或你地别人要求是一个标准,对自己又是另一个标准?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 11:26:07
 
原来有100个正电荷,100个负电荷,中和后正负电荷都是零,你觉得电荷少了,对吧?如果你这样认为,去看看电荷守恒定律到底是什么意思吧。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-27 08:28:23
 
那问一下,最终达到平衡后,动能跑哪里去了?你不是贴出来一片文章吗?你看过吗?那片文章跟你观点相符还是相反呢?
lahoward
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  • 2015-6-27 09:05:23
 
那篇文章如果你觉得有参考价值就看看,如果觉得没有参考价值就只当没看见。
另外建议你不要用那么多的反问句,这无助于讨论问题。
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-29 01:16:30
 
这个推导其实证明了能量的损耗与电阻无关:
1)根据公式 W=I[sup]2[/sup]Rt,显而易见,当 R=0时

W=I[sup]2[/sup]Rt = 0

也就是说R=0时,与R有关的损耗并不存在,但实际上即使R=0,两个电容并联时能量依然减半。


2)下式成立的先决条件也必须是R存在。



实际情况即使R=0,能量依然减半,因此两个电容并联后能量减半不能用电阻损耗来解释。

YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 08:58:49
 
第一次听说,0可以做分母。
lahoward
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  • 2015-6-29 09:09:43
 
没看懂什么叫 “第一次听说,0可以做分母”。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 09:38:43
 
你不是说R=0 吗?看你公式里,R在什么位置,注意是R=0而不是R无限接近于零,这是两个概念。
lahoward
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  • 2015-6-29 10:16:53
 
这是引用东方的帖子,而且我已注明了“下式成立的先决条件也必须是R存在”,也就是说R不为0。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 15:11:08
 

对,电阻损耗只是一种可能,但不是全部。
没电阻,照样损耗一半。
mysupply
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  • 2015-7-15 13:11:09
  • 倒数7
 
关键是你如何建立的2过程的式子?
cdzx11
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  • 2015-6-28 15:30:26
 
假设没有电阻,包括导线电阻和电容等效电阻,再假设不存在辐射损耗。
那么下一个需要考虑的就是分布电感,只要分布电感存在,就成了我们曾经讨论过的另一种情形:
这个系统能量不会损耗,而是变成了一个等幅振荡,电容上不会有固定的电压。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 08:56:41
 
人家一上来就给你贴出来一片文章,但人家根本就没看过那片文章,另外,对理想电路的工作更是一窍不通。你跟人家谈实际,人家拿理想电路跟你说,你跟人家谈理想,人家拿实际电路跟你乱搅,这样的人,你要是能跟他探讨 到一起才是怪事。
你说理想情况是等幅震荡,人家说试验最终电压是原来的一半,你说实际电压时原来一半,能量消耗了,人家说理想情况没有电阻电阻没有消耗。
admin
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管理员
  • 2015-6-24 22:49:18
 
已经加精!
3天点击量过K,回复量过百,必须加精!
楼主请继续~~
cmg
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  • 2015-6-25 10:51:37
 
其实1楼就答对了,作为答案来说应该按电荷不变计算,按能量守恒答案是错的,楼主的实验也证实了这一点,在连接的过程中,不管用多好的线,总有内阻,内阻很小电流就很大,能量就在线中损耗了,但总能量是守恒的。
10年前到这个公司的时候一道面试题就是跟这个类似的,面试官是公司的IC设计的老大
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-25 10:58:00
 
greendot
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总工程师
  • 2015-6-25 10:54:21
 
加精原来是看量的
cmg
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  • 2015-6-25 11:04:35
 
就等你来,你来了就不需要加精了
greendot
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  • 2015-6-25 11:46:19
 
好吧,如果不是电容,是两个电感呢?
cdzx11
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  • 2015-6-25 11:55:16
 
这个电路的对偶该怎么连接?
greendot
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  • 2015-6-25 12:19:23
 

S1开始时是闭合的。L1有电流,L2没有。
S1打开后 。。。

cdzx11
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  • 2015-6-25 12:40:43
 
如果对照实际电路,S1上并联一个电阻吧,或者考虑并联一个电容?
按理想电路,必然出现无穷大电压(对应无穷大电流)。

greendot
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  • 2015-6-25 13:41:39
 
电容时,考虑串联电阻(电感),电感时,可以考虑并联的电阻(电容),对偶嘛。
如果L1=L2,L1原电流=Io,S开路,稳态后,L1,L2 电流=?
huxuzhan
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  • 2015-6-25 14:22:50
 
这个模型恐怕很难用实验来验证了,得有一个足够大的电感,操作过程中还得时刻有电流的回路,一旦断开就会产生足以使空气电离放电的电压来,而且那个电流的检测也不像电压那么好测量。
算了我只能看着你们弄高大上的计算了。
cdzx11
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  • 2015-6-25 14:45:05
 
原则上是可以试验的,用超导就可以。
但实际上只能计算和仿真了。
huxuzhan
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  • 2015-6-25 15:17:26
 
已经有了仿真结果,在117楼
huxuzhan
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  • 2015-6-25 14:53:12
 
我已经设计好仿真方案,请看图,无论中间并着的电阻多大,最终都会变成原来电流的一般,和电容的模型类似,消失的能量被电阻消耗掉了,而且与阻值无关。看图:
开始的时候先给电感充到2A,图中的两个开关是使用一个按键控制的,可以保证同时动作。看图:
开关状态同时切换后过一段时间,两个电感的电流大小就会相等,且为原先的一半,看图:

最终是这样:

看,中间电阻就几乎不再有电流。
和电容的对欧关系我认为是这样的:并联的电阻,相当于原先串联的电阻,现在的电流对着原先的电压。电感对着电容,就这样
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-6-25 14:56:44
 
有一些很小的电流初始值,是因为仿真模型不是完全理想的,比如开关断开后依然有一定漏电流。
greendot
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  • 2015-6-25 15:21:39
 

实际上,
电容时,有Conservation of Charges (即 C*V 不变),
电感时,有Conservation of Flux Linkages (即 L*I 不变)。
cdzx11
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  • 2015-6-25 15:59:46
 
说复杂了。
对电容来说,其实就是电荷量不变
对电感来说,其实就是……
greendot
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  • 2015-6-25 18:14:14
 
就是 电荷守恒定律 磁链守恒定律 咯。
triaco
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  • 2015-6-26 15:46:59
 
就像两个同样的杯子,一个装满了,一个空的,如果平分,液面就等高。
cdzx11
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  • 2015-6-26 16:08:35
 
哦——题目改一下:
两只放在同一高度的两只相同的圆柱形杯子,下面通过一根带开关的毛细管(毛细管体积可以忽略)相连,其中一个杯子有水。
打开开关,最终两个杯子液面高度相等,只有原来高度的一半,势能下降到原来的一半。
greendot
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  • 2015-6-26 17:26:45
 
LZ 的问题改一改:
C1=C2,C1初始电压Vo,C2初始电压-Vo,开关接通后。。。
东方
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  • 2015-6-26 18:47:46
 
这个容易,相当于两个电容串联,容量是C/2,电压是两倍2Vo XW:问你连接后会怎样?
东方:放炮呗。
XW:那电压呢?
东方:如果电容和导线没有烧断,电放光光,电压应该为零。
XW:能量呢?
东方:也无踪影 远走高飞难找寻!
triaco
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  • 2015-6-27 13:09:01
 
这就跟单个电容短路放炮那样,会跟引线电感震荡起来,
回复 129和139楼,原先那个电容从电源处贮满能量,然后利用这电源把贮能完全搬移到另一个同样的电容中,新电容满了,旧电容空了,新电容的电压刚好等于电源电压,这也是平衡。
admin
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管理员
  • 2015-6-25 15:31:33
 
greendot 老师,见笑啦:)
是的,帖子日跟帖数量和热度,也是我们加精的一种标准。
当然还有些好帖子即便刚发第一楼,也会加精的。但要根据各位网友的推荐。
下个月我们新版论坛上线,会更加完善此加精方式。


谢谢关注!
小山芋
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高级工程师
  • 2015-6-26 10:04:08
 
这个问题我们之前也讨论过一次....有时间过来好好研究研究
admin
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管理员
  • 2015-6-26 12:02:22
 
可以关注。。
归来
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助理工程师
  • 2015-6-26 15:42:12
 
既然大家讨论哲学问题,那就再来一个:
阿基里斯(Achilles)是希腊神话中善跑的英雄。芝诺讲:阿基里斯在赛跑中不可能追上起步稍微领先于他的乌龟,因为当他要到达乌龟出发的那一点,乌龟又向前爬动了。阿基里斯和乌龟的距离可以无限地缩小,但永远追不上乌龟。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-26 16:38:35
 
如果时间是无限趋近与追上乌龟的那个点,却永远超不过那个点,那他就追不上乌龟。
东方
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副总工程师
  • 2015-6-26 17:50:40
 
这个有趣!东方小时候还真的有过类似的想法。好像还没有上学的时候,有次趴在桌子上想睡觉。妈妈说,你看那钟,是长针跑得快还是短针跑得快?
东方:当然是长针快了,长针跑一圈短针走一格。
妈妈:你就注意长针什么时候追上短针?
东方不睡觉了,盯着钟看。突然想到,这长针追到短针现在的位置,短针又向前了,再追过去,短针又跑了一点,这长针总要越过短针原来的那点,而短针也在跑,长针不是永远也追不上吗?
谁知道,说时迟那时快,也不知什么原因,长针一下子就超越了短针,让东方大惑不解。
这个问题一直放不下,直到学到数列和极限,才知道,无穷递缩等比数列之和是可以计算的数。
有次听大点的小孩争论“一尺之棰,日取其半,万世不竭”,觉得很好懂。但他们说其实不对,一块糖分到最后,再分下去就不是糖了。很难理解。不能想象糖分到最后就不甜了。说明人的认识要有个飞跃是很困难的。
XW:小时候就想些不着边际的事……现在是讨论电感的并联。是不是也得要一个飞跃?
东方:这个问题不用多想。已经有了电容的例子,直接等效过去就行了。
把电流变电压,电容变电感,串联变并联。微分方程就出来了,其实可以直接写出结果:
u=I1R e-t/τ 其中 τ=L/2R
i=(1/L)∫udt
积分后得:i∞=I1/2
huxuzhan
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  • 2015-6-26 17:56:40
 
怎么越来越感觉这微积分啥的很牛逼啊,我想再学学,可是那玩意一看就头疼。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 15:04:55
 

东方狗屁逻辑原来是从小练就的啊。
东方逻辑永远也不理解初中数学中的追击问题吧?这与数列和极限扯得上边了吗?
东方
  • 东方
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  • 2015-7-6 18:20:22
 
Dxm温馨提示:请不要说无关的话题,并请文明发言! 也请dxm自己注意文明用语。
XW:这个是不是无关话题?
东方:可以算有关。用得到极限的概念,而电容器并联的电阻就是个R0,但又不等于0的极限过程。
Dxm:东方逻辑永远也不理解初中数学中的追击问题吧?这与数列和极限扯得上边了吗?
东方:dxm太高抬东方了,那时候还没有上学,就要求有初中的水平。
XW:那你怎么用上数列和极限的呢?
东方:只是萌芽。后来才懂得的。
XW:可是dxm到现在还不懂,这个追击问题怎样用数列和极限来解决?
东方:设长针指在0点,短针指在6点……
XW:你就说六点钟不就行了?啰嗦。
东方:这不是怕dxm不懂吗?问长针什么时候追上短针?
XW:很容易呀!设追上时短针走了X格,长针就走了X6格不就是
X=6X)÷12 X=0.5454…… 32.7272……分钟
答:再过32.727分钟长针追上短针。
东方:你这是初中水平,当时不是不会吗?
XW:那你怎么办?
东方:只会简单的加减乘除。东方看得不耐烦,就想先让长针走6格,短针走了半格,长针再走半格,短针又向前走了它的1/12……,当时就想我这样加下去,不是永远追不上吗?就在东方奋力计算时,一抬眼长针已经追上了短针,把东方留在那里迷惑不解。
Dxm:这与数列和极限扯得上边了吗?
东方:后来发现东方要算的是:
S=6+6/12+(6/12)/12+……
a[sub]0[/sub]=6 q=1/12 就是S=a[sub]0[/sub]+a[sub]0[/sub]q+a[sub]0[/sub]q[sup]2[/sup]+……
XW:这是什么?
东方:叫做无穷递缩等比数列。
XW:这么和数列扯上关系啦。极限呢?
东方:无限数列求和就是求极限呀。
XW:怎么求呢?
东方:小孩子不懂高等数学,但下面的算法小学生都能懂。
把每项都除以12,得:
S/12=6/12(6/12)/12+……
对照S=6+6/12+(6/12)/12+……可知,除了下式右边6之外,后面都是相等的,把下式减去上式,就很简单了:SS/12=6 11S/12=6 S=6.5454……格,每格5分钟,共32.727分钟。
XW:嗯。在小孩子的头脑中,没有高等数学和初等数学的分别,什么思路都能上。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-6 18:32:50
 

你就狗屁吧!
再问你一句,你知道什么是“速度”、什么是“步长”吗?
东方
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  • 2015-7-6 19:27:27
 
再次提醒不要把不文明用语挂在嘴边。这绝不是高校讲师的光荣呀!
XW:是不是你说错了?
东方:嘿嘿,如果东方错了,他就不会骂了,而是一把抓住。但本帖网友不知道dxm的特点。dxm发言实在是很不雅观哟。
XW:有的网友用仿真能完美验证实验结果,当之无愧是“世纪电源网,因你而精彩!”见283楼。希望dxm向这些好榜样学习。
东方:还有,最好不要用反问句,你知道什么就说什么,大家学习。好不好啊?道理上很清楚,骂人是很容易的,无需花气力,只需无耻就行,反问也很方便。也不用花力气,但讲清道理就不容易了,尤其是对dxm这样的人。东方追钟的例子曾经讲给小学生听过,可以接受。但dxm还是不认可。
XW:dxm也在努力。
东方:是的,不然就不用和他讲道理了,只是希望改掉坏习惯。他被别人骂惯了,骂得狗血喷头,惨不忍睹,当时大家还为他抱不平。dxm是深有体会,所以多次提议请不要说无关的话题,并请文明发言! dxm实在不该在认真讨论的网友目前,延续骂人恶习呀。设想,如果别人在dxm的帖子后面都不讲道理骂一句就走,dxm是不是很爽?供dxm参考。
下面还是请dxm继续发言,什么是“速度”、什么是“步长”?东方哪里说错了?谢谢!
争当文明网友 共创论坛精彩

ddxxmm_001
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  • 2015-7-6 21:42:27
 

我为何骂你?因为你时常拿你的狗屁逻辑误导别人。就拿追钟的例子来说,你说它与极限有任何关系吗?明明白白就是个追击问题,充其量是把一般的直线运动换成了圆周运动而已。你却硬生生的把它和极限扯一块去,你这样做不是你自己逻辑混乱,就是有意扰乱正常思维,有意思吗?
再说了,我骂你,一直是局限于学术范畴的,不像你,时不时来点人身攻击,你是不是很乐意这样做?依旧坚持你的“我选择,我喜欢”的狗屁法则?
你对的,我当然会支持,只可惜这种时候很少!
东方
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  • 2015-7-8 13:09:25
 
Dxm:东方逻辑永远也不理解初中数学中的追击问题吧?这与数列和极限扯得上边了吗? 东方: S=6+6/12+(6/12)/12+…… 这是不是数列求和?请正面回答。如果回答不出,请把狗屁逻辑安到dxm自己的头上。不要再讲“你知道什么是速度吗……”
ddxxmm_001
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  • 2015-7-8 20:18:57
 

是!你是不是想把学生们累死?
再请看294楼!
东方
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  • 2015-7-9 08:52:21
 
XW:唉!你看奇怪的是dxm也不愿意挨骂! 东方:怎么会呢?有人骂他父母不是人他也不以为然。
Dxm:我被叫兽骂并不感到耻辱,也用不着你可怜。
XW:那他现在为什么不再狗屁逻辑了?
东方:他知道技不如人,再骂就是骂自己。
XW:那不还是怕嘛!你不应该把他当傻瓜,他也知道羞耻。
东方:好啊!《中庸》:好学近乎知,力行近乎仁,知耻近乎勇,知斯三者,则知所以修身。
Dxm:再请看294楼!
东方:有什么精彩发言?去看看。





XW:什么叫做“发杂话”“是的你的”?
东方:一行字错成这样也是难得。亏得dxm还是用勘误整人的高手。要是在别人的贴子里出现这样的词语,恐怕dxm就要他“睁开你的狗眼看看……”
XW:这不是低级趣味吗?
东方:早就告诉dxm,他自己的低级错误举不胜举,根本没有兴趣纠正,但这次是指明要看,不看也不合适,不提也不行。是不是发明什么新名词?
XW:你说他自己的低级错误举不胜举,难道还有?
东方:太多了,比如“就拿追钟的例子来说,你说它与极限有任何关系吗?明明白白就是个追击问题,”注意“追击”,又是什么新名词?
XW:好了,也不要得理不让人。就原谅他这几遭,他和你不同,你能把他的三个帖子全否了,原则错误满把抓,当然没兴趣看他的错别字。他不行,找不到你的问题,就看有没有笔误做点文章。
东方:接受XW建议,还是以技术探讨为主。东方在解决追及(不是追击)问题时,推导了无穷递缩等比数列的求和公式,利用极限这个工具,将“有限和”转化到“无限和”。如果介绍到老百姓那里,教学时进行这样的引伸,既符合学生的认知规律,也有助于加深体会从有限认识无限、从已知认识未知、从近似认识精确的极限思想。该方法不但对解决具体问题有帮助,也蕴涵着丰富的数学思想方法和广泛的实际应用,对于开扩学生思路,激发学习数学的兴趣,都能起到较好的作用。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-9 20:58:00
 

先道个歉!
294楼,不是“发杂”而是“复杂”。一字之差,给大家带来误解,尤其是让东方摸不着韵脚,真是该死!
至于追击问题,这是初中数学应用题的一个题型,东方搞不明白是咋回事,可以请他回去问问他的初中数学老师。呵呵,这个愿望恐怕东方实现不了了。那就让他一直迷糊下去吧,一直陶醉于他的极限求和吧。只可惜,人家初中生不学极限,这可怎么办?
ddxxmm_001
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  • 2015-7-6 22:04:15
 
把简单问题发杂话,是的你的又一特点!
cdzx11
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  • 2015-6-26 18:28:00
 
这个问题只是一个逻辑陷阱,没什么意思
归来
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  • 2015-6-26 22:07:25
 
哈哈,大家很聪敏呀,这就是题目违背一个哲学上的一个基本原理,就是时间是没有终点的,是无限的。
回到LZ的题目,在理想状态下,两个电容构成回路的寄生电感为0,回路电阻为0,那么一定要求两个电容回路的面积为0,那么就是两个电容在空间上汇聚到一点上。。。,那么问题来了,汇聚到一个点上这还是两个电容吗?所以根本就没有两个电容,也就没有这个题目,这个题目就是一个悖论,哈哈。
cdzx11
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  • 2015-6-27 03:48:02
 
楼主的题目本来就不是说理想状态,你干嘛非得往那儿扯?
感觉你就是想往悖论扯,有必要吗?


你的那个兔子赶不上乌龟的“难题”实在是太简单了,这么小儿科的东西拿到这儿来实在有点……
triaco
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助理工程师
  • 2015-6-26 15:57:24
 
这套元件还能玩一种游戏,就是把已充满的电容跟电源串联,你会发觉,那个空电容得到的电压不是串联电压,而只是原先那个电容的全部能量。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-26 22:54:47
 
这段话不清不楚的,不知道你描述的是哪种情况
sungang1021
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本网技师
  • 2015-6-27 00:38:13
 
我记得书上说电容并联后总量是两个之和,电容量变大,而能量是守恒的,那么电压必定降下来吧,能量应该与U*C是个正比关系,所以是5V了,但是两个电容终究是不能够做的一模一样的所以得不到标准的5V。这是我对这个问题的第一反应。比较粗糙,没有想的太多。
cdzx11
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  • 2015-6-27 00:48:25
 

E=½U2C
niu5632
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本网技师
  • 2015-6-27 12:38:34
 
看到这个问题,我怎么没觉得有能量损失呢,根据电容的定义:
C=Q/V,其中C为电容容量,V为电容两端的电压,Q为电容两极板的电荷量。
两个相同容量的电容将电荷量Q平分,电压当然要变为原来的一半了,不是这个道理吗?如果我说的不对,请指正。谢谢!
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-27 13:33:05
 
E0=½U2C
E1=½·(½U)2C=¼U2C
niu5632
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本网技师
  • 2015-6-27 15:01:50
 
哦 谢谢 从能量计算公式上就一目了然了,是要研究一下
何仙公
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  • 2015-6-29 08:59:29
 
研究毛,你是对的。不要和他们瞎闹。
他们在深渊里面纠结,不能自拔!
nc965
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  • 2015-6-29 12:32:07
 
同意,这样的抽象方法不太靠谱,想知道真相的可以去看看"开关电容"这类拓扑是如何转移能量的,能量一定是守恒的,无需置疑。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 12:47:21
 
也没人说能量不守恒,也没人说电荷不守恒。
李工,问你个问题哈,就是着个问题,假设理想情况,两个电容并联后,肯定有一个时间点上两个电容上电压一致,请问,这个时间点上,每个电容电压多少伏?
nc965
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  • 2015-6-29 13:01:45
 
常识:
1、电流源不能串联。衍生含义:电感不能串联。

2、电压源不能并联。衍生含义:电容不能并联。如果你非要并联,那么得出的都是神仙数据。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 13:08:19
 
,怪不得我怎么也想不到结果是多少,谢谢李工。
nc965
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  • 2015-6-29 13:22:20
 
你想出结果,你就是神仙了
何仙公
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  • 2015-6-29 14:49:11
 
看好:标准题解。
首先搞清楚单位 C: 法拉 (F)
U:电压(V)
Q:库仑(C) 初学电容必先学到此参数
关系式为:Q=C*U
当电压给C1充电 Q=C1*U
当C1给C2充电,U发生变化,分别有U1,U2
Q发生变化,分别有Q1,Q2
根据常识,(具体定义去翻书,本人仍书多年,描述怕不准确),有
Q=Q1+Q2 U1=U2
以为C1,C2已知,列方程组:
Q1+Q2=Q
Q1/C1=Q2/C2

何仙公
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  • 2015-6-29 14:53:29
 
根据上面公式可以推出 U1=U2=? 了,不同容量的电容也是按楼上求结果。
何仙公
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  • 2015-6-29 15:09:15
 
深渊注解:
经典的W=0.5*C*U2解题为嘛不对?
知其然,而非知其所以然
W=0.5*C*U2最开始的公式其实是W=0.5*Q*U。
在演变过程如下
因为Q=C*U所以W=0.5*C*U*U
因为大多考虑的是定电压定电容环境,所以U=U
然而C1上的电压初始充电看成U才行,结束最终电压平衡时为U
有很多环境下要考虑U≠U,可悲的印证1句话:人是死的,东西是活的!
能量被电阻,电磁波,还有什么什么的消耗了,瞎扯蛋
cdzx11
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  • 2015-6-29 16:15:38
 
很抱歉,看不懂你说的是啥,想表达什么。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 16:52:55
 
又一个大侠横空出世了。到底谁瞎扯淡。
你说的都是对的,结果却是错的,不信是不是?那好,就按照你说的,一个电容初始电压10V,并联一个同样规格的电容,最终两个电容电压都是5V,你自己去算算,并联前电容储存的能量石多少,并联后两个电容储存的总能量是多少,然后再看看谁扯蛋。
何仙公
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  • 2015-6-29 17:44:53
 
难道你想说总量会增加?
减少的话,倒是好算。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-30 09:31:15
 
你不是说能量被消耗什么事扯淡吗?
cdzx11
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  • 2015-6-29 16:23:09
 
老李,电压源不能并联,这没问题。但电容真的是电压源吗?
电容只是在瞬间相当于电流源而已,但不等于是电压源。


电压源不能并联,并不意味着电压源之间不能接一个电阻吧? 电压源之间接一个电感好像也不是不可以的,只不过这样得不到一个稳态的结果而已。


两个初始电压不相等的电容,用电阻为零、电感为零的导线连接,的确只能得到神仙数据。
但只要电阻不为零,或者电感不为零,这个问题在数学上都是可解的,和实验的结果也是相符的。
cmg
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  • 2015-6-29 16:36:43
 
电路里面设一个冲击响应就是为了描述一些一般理论不应该发生的一些状态的
nc965
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  • 2015-6-29 16:49:24
 
各位说的都对,理论上是这样。
但是本帖讨论的是:这样并以后能量有损失,啥损失?R损失,既然有R,又不知道R具体多少,得到的能量损失和其他数据,不是神仙数据是什么?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 16:54:17
 
李工,只要有电阻,不论电阻式多少,理论计算,这个电阻损耗的能量是一样的。
nc965
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  • 2015-6-29 16:59:52
 
楼主说的是法拉电容这样并来并去,不会得到任何有价值的结论。实际上也没有人或者实用电路会这样去并。要说电容上的能量转移,只能用开关电容的拓扑方法去解释才有实用价值。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 17:02:37
 
这个只是一个理论方面的知识而已。
cdzx11
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  • 2015-6-29 17:15:39
 
这个问题其实是作为一个脑筋急转弯提出来的,主题就是能量不见了。
实用价值肯定是谈不上的,但作为思维体操还是不错的题目。
cdzx11
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  • 2015-6-29 17:16:40
 
说实话,能够讨论的这么热闹,本身就说明了这个问题的价值,一不小心很容易弄错的。
huxuzhan
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  • 2015-6-29 19:49:40
 
都快不能自拔了,讨论的越来越高大上,我都不知道该说啥了。
cdzx11
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  • 2015-6-29 21:34:40
 
既不高大,也不上,说白了就是脑筋急转弯,考反应的。

ddxxmm_001
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东方
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  • 2015-6-29 19:37:49
 
nc965:常识: 1、电流源不能串联。衍生含义:电感不能串联。

2、电压源不能并联。衍生含义:电容不能并联。如果你非要并联,那么得出的都是神仙数据。
东方:应该讲:
1、不同电流的理想电流源不能串联。

2、不同电压的理想电压源不能并联。
XW:理想器件是不存在的,实际电压源能并联吗?
东方:那并联的多的去了。N+1的电源系统就是实际电压源的并联。不但有直流电源并联,也有交流电源并联。
XW:那实际电感和电容呢?
东方:更加可以了。
东方
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  • 2015-6-29 23:22:37
 
有人说电容这样并来并去,不会得到任何有价值的结论。实际上也没有人或者实用电路会这样去并。 这个问题其实是作为一个脑筋急转弯提出来的,主题就是能量不见了。实用价值肯定是谈不上的,但作为思维体操还是不错的题目。
XW:电容的并联有实际意义吗?
东方:有很大的实际意义。
XW:你能举出一例说明电容的并联确实是有用的吗?

东方:这个容易,请看图:


XW:什么是电荷泵?
东方:电荷泵有多种,这里的例子是反转电压的电荷泵,可以产生负电压。
XW:工作原理是怎样的?
东方: 振荡器输出的脉冲直接控制模拟开关S1及S2;此脉冲经反相器反相后控制S3及S4。当S1、S2 闭合时,S3、S4 断开;S3、S4 闭合时,S1、S2 断开。
当S1、S2 闭合、S3、S4 断开时,输入的正电压V+向C1 充电(上正下负),C1 上的电压为V+;当S3、S4闭合、S1、S2断开时,C1向C2放电(上正下负),C2上充的电压为-VIN,即VOUT=-VIN。注意此时就是C1和C2的并联以传递能量。

XW:电容传递能量时不可避免有能量损失,这种电路的效率高不高?
东方:高,实在是高。
XW:实在是高是多高?
东方:99%
XW:啊?不是在电阻上消耗50%吗?
东方:电路简单,效率高、耗电少,是电荷泵的突出优点,所以它获得了极其广泛的应用。
XW:这也太奇妙了 !
东方:当大家还在争论电容并联的能量是不是守恒,和电阻有没有关系,甚至说没有电阻、电感,能量还是要损失这么多时,实践用它的方式解决了这一问题。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-6-29 23:31:59
 
越扯越远了,你这个东西看起来和楼主的问题差不多,其实差得多。
我也懒得多说,你自己分析为啥这儿损耗只有1%吧。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 16:30:56
 
1、电流源不能串联。是指大小不相等的电流源
2、电压源不能并联。也是指大小不相等的电压源
dxsmail
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副总工程师
  • 2015-6-30 12:48:10
 
很有意思。。。做下记号。。。
xinhurenfengsl
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  • 2015-6-30 14:59:33
 
log1
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  • 2015-7-1 13:15:10
 
1. 这样简单理解这个问题
把A电容作为电源,B电容等效直流阻抗及线路阻抗当做负载,B电容等效直流阻抗在充电过程中从零逐渐上升至无穷大,线路阻抗不变,所以充电过程中线路阻抗上的功耗就是从100%逐渐下降至零,平均值就是50%。
2. 关于电荷泵的效率远大于50%
那是因为电荷泵转换时从来都不是把负载端电容的电量放完以后才进行下一次充电,所以其等效的直流阻抗还很大的时候就进行下一次充电了,所以其效率大于50%,但是电荷泵负载电容第一次充电时,效率仍然是只有50%的。
log1
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  • 2015-7-1 13:26:44
 
大家可以设想一下,假如A、B电容为理想电容,线路及开关均为理想开关,0阻抗0感抗,并上去会怎么变化?
cdzx11
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总工程师
  • 2015-7-1 15:45:01
 
前面讨论过的,无解
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 16:33:57
 
这是你考虑问题的角度还不对
ddxxmm_001
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  • 2015-7-3 21:29:11
 
提点建议:
这个问题需要请教一下麦克斯韦了。把位移电流引进来,问题就会解决了。
电荷守恒,能量也会守恒。
并请注意位移电流是不会产生焦耳热的。那一半的能量不会消耗在电阻上。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-7-3 21:47:37
 
狗屁不通的建议!
楼主的问题是在出现在实际电路中,实际电路中分明是实实在在通过金属的电流,你非把位移电流扯出来做啥?
是,从理论上讲,只要有变化的磁场就会产生位移电流,但问题是在楼主的试验中,通过这种途径消耗掉的能量能占总能量消耗掉多少?
ddxxmm_001
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  • 2015-7-3 22:48:51
 

电容电压是不能突变的;
电容电压的变化率可以是很大的;
电容电流是可以很大的;
位移电流是可以很大的;
电容极板间的电场变化也是很快的。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-7-3 22:54:59
 
楼主有实际数据,你先算算电阻损耗再说其他。

ddxxmm_001
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  • 2015-7-3 22:57:56
 
其实我也还不是很确定,只是一种思路而已。
理论上,即便导线电阻为零,也不妨碍总能量变为原先的一半。不是吗?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-7-4 08:45:05
 
哈哈哈。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 14:55:01
 
这笑不同凡响啊!
ddxxmm_001
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  • 2015-7-3 23:01:37
 

cdzx11
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总工程师
  • 2015-7-4 12:52:41
 

精彩!


不过,好像前面我们讨论过你说的这种情况了。
刁先生看帖都不看全的吗?
cmg
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  • 2015-7-5 08:40:37
 
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 16:35:00
 
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 14:53:36
 


批评得好!

不过,仔细看来,也并不完全一样。

事情还没说完。
boy59
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  • 2015-7-4 11:56:30
 
弄了几个仿真图供大家参考

1 电阻400K时的波形


2 电阻100K时的波形


3 电阻1欧姆时的波形
电阻上的功耗是用积分器得来的是总功耗(非瞬时功耗),图1到图3中电路达到新的平衡所用的时间不同电流不同电阻上消耗的功率却是一样的。
再来一个俩电容间串电感(假设电路中电阻为零)


4 无损串联谐振
如果这个谐振频率足够高高到可以发射出去,谐振能量会一点点衰减下去(或电路中有电阻),如下图


5 阻尼谐振波形
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 15:44:23
 
考虑电阻存在,实际也存在,也就是用RC模型讨论充放电,减少的能量都被电阻消耗了。这毫无疑问!
问题是,有没有电阻并不是电容充放电的必要条件,也就是说即便没有电阻,电容照样要充放电,那么减少能量去哪里了?
boy59
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  • 2015-7-6 10:23:00
 
根据老师的观点能量消耗有三种方式 1、RC模型被电阻消耗掉了
2、LC模型以电磁波的形式消耗掉
3、电场力做功
前两种都已被证明,第三种因不懂位移电流所以从另一角度理解


x-1 电场力做功电容等效模型
充电的电容稳态时库仑力与弹簧力保存平衡,放完电的电容处于自由态。这个模型中即没有电阻也没有电感,消耗掉的能量转化为机械能对外做功。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-6 18:27:34
 
1.你的第2“LC模型以电磁波的形式消耗掉,这么说不对。如果没有电阻,只有LC,能量是不会被消耗的,只能在电能和磁能之间相互转化。
2.你的第3点,我觉得是个很形象的图解说明,但解释有点问题。
要知道,作为充放电的两个电容器、弹簧系统,剩余能量是相等的,但初始能量不同。
对放电电容器、弹簧系统而言,放电前,电场力=弹力,电容和弹簧均存储一定能量;对被充电电容器、弹簧系统而言,放电前,电场力=弹力=0,电容和弹簧均没有存储能量,即你所说的自由态。
为了方便解释,应假设充放电速度很慢,不产生系统动能,且极板和弹簧质量不计。则,在充放电过程中:
1)放电的电容器释放能量,电场力对外(放电元电荷dq)做正功;同时弹簧也对外(电容器极板)做功,释放能量。在这个过程中,电容器释放和弹簧均释放能量。
2)被充电的电容器获得能量,电场力对外(充电元电荷dq)做负功;同时电场力又对弹簧做正功,弹簧被压缩,获得能量,而不是对外做功。
当充放电结束后,电场力的总功,应该转化为两个弹簧系统增加的能量(弹性势能)。至于具体公式,我想您可以给出。
以上解释,不知您是否满意。
boy59
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  • 2015-7-7 14:25:40
 
1 在实际应用中无线电波就是由一个LC震荡电路发射出去的,其原理(个人观点)是每种材料都一个频率上限当材料中的能量变换频率超出了这个上限能量就会从材料中脱离出来并以电磁波(光波也属电磁波)的形式发射出去。这个原理联想自趋肤效应,在趋肤效应中随着频率的增加导体中的电流会逐渐聚集到导体表面,按这样的趋势当频率足够高时能量就会脱离导体。在理想条件下我们假设电阻、电感为零同样也是可以假设材料无频率极限的,那么在这样的LC模型中能量确实不会损失。 2 首先谢谢老师的提示在图x-1的模型中是要加一些先决条件的,为了简化分析只计算初态和终态通过相减得出损失的能量从而略掉过程。公式如下:
(1)

(2)

合并公式(1)(2)得到公式(3)
(3)

公式(3)中电荷量不变系数k不变,能量的变化只与极板面积和极板距离有关
模型中损失的能量为

在RC模型中d不变S1=2*S0损耗的能量正好为原来的一半
在无R无L的模型中仍然是S1=2*S0但这里d的变化会带来三种不同的结果
第一种d1=2*d0,此时W=0也就是说初态能量等于终态能量系统无任何能量损失。
第二种d1<2*d0,此时W>0说明有能量损失在对外做功。
第三种d1>2*d0,此时W<0说明有能量补充,外部在对其做功。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-7 19:42:47
 
1.LC振荡电路由封闭电路和开放电路之分。封闭电路中能量是不向外发射的。只有开放LC电路才会以电磁波的形式向外发射能量。
2.损失能量的讨论有误。因为放电前电容器与弹簧是保持平衡的,平衡的打破是由于电容器放电起因的,也就是有电场力做正功引起的,所以:
(1)若以电容器为研究对象,则充放电前后能量肯定有损失。只能出现你所说的第二种情况。
(2)若以电容器和弹簧为整体研究对象,则充放电前后的总能量应该是守恒的,即电容器电能的损失等于弹簧势能的增加。这是可以证明的。
个人之见,仅供参考。
huxuzhan
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高级工程师
  • 2015-7-8 10:30:04
 
你们都是名牌大学出来的吧,怎么你们讨论的东西我越来越看不懂了,现在我只有看的份了…………
ddxxmm_001
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  • 2015-7-8 20:30:25
 
理科分理学和工学,理学比较注重中理论,工学相对更重实践。理学专业一般都会学电磁学,工学专业可能就不学了,仅此而已。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 19:01:41
 









cdzx11
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  • 2015-7-5 22:09:07
 
如果不考虑损耗,但不忽略分布电感,那么是等幅振荡——这是我们考虑过的。
另一方面,我们也讨论过,即使没有电阻,还有电磁辐射损耗。
你的讨论超不出这个范围吧?


哦,你搞出来一个对电场作功,你真能干,但如果你不说这些能量跑哪儿去了,说了是不是等于没说?
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 22:52:40
 
1.不考虑电阻,考虑分布电感,整个模型就变样了,充放电还有个头吗?楼主没让你讨论此种情况。
2.讨论没有超出范围,这很正常,关键是把问题说明白。物理问题,首先从能量角度,功与能的关系着手,往往事半功倍。这是我中学老师教的,不高深,但很受用。
3.电场力做功,不是我能干,也不是我的专利,忘记了就找本电磁学的书看看。我当年学的《电磁学》,梁灿彬主编P106~112。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-7-6 12:16:20
 
“电磁场作功”这句话,从字面上讲应该是输出机械功吧?
你说不考虑电阻,考虑电感不对,那你考虑做机械功比电感更合适?
顺便说,我学的电磁学不是这本哈。

ddxxmm_001
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  • 2015-7-6 17:12:55
 
1.“电磁场做工”不严格,一般叫电场做功。输出的是机械功,但转化成什么能量视具体情况而定——热能、磁能、动能、。。。。。。
2.考虑电感就失去楼主的原意了。电场力做功是客观实在,最能揭示充放电的实质。
3.版本可能不一样,但静电场和静电能肯定都会讲的,也不是什么高深的东西。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-7-7 15:14:11
 
电场力做功又怎么和放电扯到一起了?
算了,不扯了
ddxxmm_001
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  • 2015-7-7 17:30:10
 

扯不明白了?
cdzx11
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总工程师
  • 2015-7-5 22:11:03
 
至于没有电阻,没有电感的情况,我的意见是根本不用去讨论,没有价值。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-5 22:57:18
 
这只不过是你的观点而已。
照你这么说,冲击函数没有研究意义了。
你别说你不知道什么是冲击函数,
你也别说在现实世界里根本找不到理想的冲击函数,所以冲击函数没有意义。
cdzx11
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总工程师
  • 2015-7-6 12:21:12
 
你不会认为零点阻、零电感的电容放电就是冲击函数吧?
如果你这样认为,我败退好了。
ddxxmm_001
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  • 2015-7-6 16:57:11
 
我是这样认为。
你若觉得有什么不妥,尽管发表你的看法。
mysupply
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本网技师
  • 2015-7-14 17:17:10
  • 倒数10
 
老外的论文上已经说明了。能量已经发生出去了。 Poynting说能源的能量在转移的过程当中不是从导线而是从空间中。所以我们的电学模型都不对!
ddxxmm_001
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积分:-724
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  • 2015-7-14 17:35:06
  • 倒数9
 
只是考虑问题的角度不同而已。充放电的速度也是可以被控制的。条件不同,模型也不同,不能简单说我们的电学模型不对。
mysupply
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本网技师
  • 2015-7-15 13:19:21
  • 倒数6
 
我认为两种情况都存在,而且我得做一下实验。我认为大部分的能量都发射出去了。而还有一部分被消耗掉了。另外你的微元法(q/c)*dq的模型。说电势U=q/c这里就难以理解了。老外的论文上也是很难说清楚为什么要用特解来解释。而不是通解的形式来说明。当然发射和电阻消耗都有。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 10:43:02
 
SORRY,那是我理解错了。
mysupply
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LV2
本网技师
  • 2015-7-15 13:32:50
  • 倒数5
 
佩服,的确能够解释为什么少了一半,当然这一半不是电阻消耗掉了。而是被那个被充电的电容和空间给消耗掉了。加了电阻的话那么说另外一半能量还会传输到电阻上?而导致没有超过一半的能量被消耗?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 13:42:51
 
没话说了就又开始这样给自己的无知做掩饰?那么我理解的电荷守恒我已经说出来了,请问你两个问题
1、你理解的电荷守恒是怎么样的?
2、电荷守恒里的代数和是什么意思?
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-29 13:51:34
 
你觉得你有知吗?早就对你说了,你就一个心理阴暗的弯弯绕。你我还有必要讨论什么吗?如果不识“尊重”两字先去上网查查,学会了来告诉我。如果想试试文字能力请便。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 14:02:03
 
哦,到底谁心里阴暗?
1、自己到处使用反问句,却不许别人使用。
2、自己不直接回答别人的问题,却老说别人不直接回答。
3、自己随便给别人起外号,以文字侮辱别人。
尊重,要看对什么样的人,如果走大街上,出来个混混装大爷,你跟他讲尊重?自己不尊重别人,还期望得到别人的尊重,你果然是对己对人执行两个标准。
还是那句话,知道什么叫代数和吗?
lahoward
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总工程师
  • 2015-6-29 15:01:30
 
虽然你只是个蠢材但好歹也算有“才”了,自豪吧?
是谁一再以文字侮辱别人?说你脑残你就真的装脑残了吗?有道是来而不往非礼也,虽然你这厮不知深浅但本着治病救人的精神还是需要荡涤一下你那丑恶的灵魂,阴暗的心理。
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 16:56:53
 
话说,我从来没否认在语气上侮辱过某些人,但我没有对自己跟对别人执行两个标准,你呢?自己想想再回答。我就是做小人,也做一个坦荡的小人,你呢,伪君子?到底是坦荡的小人心理阴暗还是伪君子心理阴暗?
YTDFWANGWEI
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  • 2015-6-29 16:59:46
 
怎么不敢回答了,什么叫代数和啊?就是初中没毕业,翻书翻到现在也该搞明白了吧?如果还没搞明白,回炉重造吧。
lahoward
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LV10
总工程师
  • 2015-6-30 11:14:37
 
说你智商有问题一点不错,我岂会不敢回你?你很可怕吗?
平心而论,你就一个智商比较低、心理比较阴暗、脑子比较蠢的那种,估计是由于成长环境不良而养成了多疑、狡诈、心胸狭窄的变态心理。就你这种智商看死你做不了什么事,也只能期望在这里找点安慰。
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2015-6-30 11:25:28
 
请问,什么叫代数和啊?
佛曰,你看别人是什么样的人,你实际就是一个什么样的人。
lahoward
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LV10
总工程师
  • 2015-6-30 13:54:18
 
你可真不长记性啊,前面大谈电荷守恒结果什么是电荷自己也没搞懂,现在又来谈代数和,先请问什么是代数?不要连代数都不懂却又来谈代数和。
敬告不要假接佛来秀智商,你看中东哪些屠杀平民是恐怖分子你就是恐怖分子?
YTDFWANGWEI
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版主
  • 2015-6-30 15:11:53
 
话说,是那个人说老是反问句无助于讨论问题的来?看看这个口是心非的人,到底自己用了多少反问句。你自己去翻翻你回复过的帖子,有你自己的回答吗?
真是朽木不可雕也,佛曰:你看别人是什么人,你就是什么样的人,那是指什么?指的是人的灵魂,恐怖分子是什么?是他的行为。期望你这样的人能理解这些,估计很难。
lahoward
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LV10
总工程师
  • 2015-7-1 04:48:04
 
你脑子里有多少货我还不清楚?悲哀吧?什么是代数都不懂却要谈何代数和!就像你都不知道自己是不是人却要谈人有什么行为。你这厮无药可救了!
敬告你,佛意不是如你这般小人能随便解释的!如此低能却要装高大上,可耻!
再次开导你一下,一个灵魂高尚的人会实施恐怖行为?再比如你一个心理阴暗的人会说出什么有哲理的话?
YTDFWANGWEI
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