Question:
Pourquoi le courant continu pulsé traverse un condensateur?
v.m.
2015-04-09 03:17:15 UTC
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OK, le courant traversant un condensateur est égal à C * dV / dt, j'en suis conscient. Ce que je ne comprends pas, c'est la physique du processus: pourquoi un condensateur passe-t-il un courant continu pulsé (0-10V par exemple) lorsque les porteurs de charge ne changent pas de direction?

Même si j'utilise le " analogie avec l'eau "cela n'a pas de sens: le flux se déplace dans une direction, donc le" diaphragme "ne pourra pas se déplacer d'avant en arrière.

Ah, mais ils changent de direction.
Condensateur 10V, conduit 0V, que se passe-t-il?
Lorsque la tension chute à partir de 10 V, la vitesse des porteurs de charge ne diminue-t-elle pas jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de courant (0 V)?
Non, la direction des porteurs de charge s'inverse jusqu'à ce que les deux potentiels s'égalisent.
Désolé, je ne comprends toujours pas.Disons que je coupe le circuit avec un interrupteur lorsque la tension est à 10V.La charge électrique commence à diminuer, donc le courant diminue également jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de courant.Après cela, je ferme l'interrupteur et le courant recommence à circuler.Pourquoi les électrons se déplaceraient-ils en sens inverse?
DC pulsé n'est pas DC
Comme l'a dit Majenko, les accusations changent de direction.Sur le front montant de l'impulsion, dV / dt est positif et sur le front descendant négatif.
Pour s'en tenir à l'analogie eau / diaphragme: ce diaphragme va se déplacer d'avant en arrière.Pendant une «pause» entre les impulsions, le diaphragme repoussera l'eau dans la direction d'où elle venait.Pensez à ce diaphragme comme un cadre de la même substance flexible que les ballons sont faits de ...
@Ideogram Je corrigerais légèrement cela: ce n'est pas que la membrane repousse l'eau (l'interrupteur est ouvert, il n'y a nulle part pour l'eau), mais plutôt que la membrane a un petit trou dedans et fuit juste au fil du temps, revenantà la position non chargée.
@romkkyns La membrame essaie au moins de repousser l'eau, la force qu'elle exerce se traduit par une tension.La fuite que vous suggérez dans le cadre de la membrane modéliserait la résistance interne du condensateur.Idéalement, ce trou est si petit qu'il n'existe pas et nous obtenons un condensateur d'une résistance infinie.Comme on les aime :)
Cinq réponses:
Adam Haun
2015-04-09 04:00:12 UTC
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Zéro volt ne signifie pas zéro courant. Supposons que votre circuit ressemble à ceci:

schematic

simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab

Lorsque le commutateur s'allume (se connecte à 10V), le courant circule vers la droite et charge le condensateur jusqu'à 10V. Une fois que cela se produit, le courant s'arrête *. Lorsque l'interrupteur s'éteint (se connecte à la masse / 0V), le courant circule vers la gauche et décharge le condensateur. (Le condensateur agit comme une alimentation en tension.) Le courant s'arrête lorsque le condensateur atteint 0V.

Version courte: le courant continu pulsé est en fait du courant alternatif.

* La charge et la décharge sont en fait exponentielles se désintègre, si mathématiquement, le courant ne s'arrête jamais vraiment. Il s'approche de zéro asymptotiquement à une vitesse déterminée par la résistance et la capacité.

Cela a du sens si un pôle du commutateur est connecté à la terre, mais que se passe-t-il s'il est «flottant»?
@v.m.Ensuite, dans un condensateur parfait, absolument rien ne se passe - il tiendra la charge et restera exactement dans le même état.En réalité, bien qu'il n'existe pas de condensateur parfait, et le courant de fuite signifie que les plaques se déchargeront lentement et s'égaliseront en potentiel.Ainsi, lors de la prochaine connexion de l'alimentation, il y aura une différence de potentiel et le courant circulera à nouveau jusqu'à ce que ce potentiel soit égalisé.
Très bien, mon erreur a été de penser que les porteurs de charge n'inverseront leur direction que lorsque la tension change de polarité.
Pensez à deux seaux, reliés entre eux par un tuyau connecté au fond de chaque seau.Remplissez-en un d'eau et soulevez-le plus haut que l'autre - l'eau coule dans celui du bas.Soulevez le plus bas et il retourne dans le premier.Les deux sont au-dessus du sol, donc à potentiel positif - c'est la différence entre les deux potentiels qui est la clé.
Dans ce cas, la tension inverse la polarité.Regardez la tension aux bornes de la résistance.Avec le commutateur connecté à + 10V, la tension aux bornes de la résistance est de 10V - Vc, un nombre positif.Avec le commutateur connecté à la terre, la tension est de 0 V - Vc, un nombre négatif.
Une autre façon de voir les choses est de vous demander ce que vous voulez dire à propos de "Pulsed DC"?Peut-être pensez-vous qu'une onde carrée de 12V va de 0VDC à 12VDC, mais le zéro n'est qu'une référence.Peut-être qu'il passe de -6VDC à + 6VDC.
Peter Bennett
2015-04-09 05:01:14 UTC
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La tension aux bornes d'un condensateur ne peut pas changer instantanément - cela prend un certain temps, déterminé par la capacité et les résistances du circuit.

Si les impulsions de votre courant continu pulsé sont suffisamment courtes par rapport au temps du circuit constante, la tension aux bornes du condensateur n'aura pas le temps de changer de manière significative pendant l'impulsion (le condensateur se chargera ou se déchargera très peu), de sorte que les changements de tension du côté sortie du condensateur suivront de près les changements de tension du côté entrée. Par conséquent, il semblera que les impulsions CC ont traversé le condensateur.

Cet effet est utilisé dans les "condensateurs de couplage" dans les circuits analogiques, entre autres.

Magic Smoke
2015-04-09 15:28:39 UTC
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Je pense que cela devient beaucoup plus clair si vous le regardez dans le domaine fréquentiel.

L'impédance d'un condensateur est $$ \ frac {1} {j \ omega C} $$

Jusqu'ici tout va bien: avec une fréquence de 0 Hz, l'impédance va à l'infini ( voire onze )

Mais quel type de signal appliquez-vous? impulsion rectangulaire:

http://en.wikipedia.org/wiki/File:Rectangular_function.svg

Image de: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Rectangular_function.svg

La transformée de Fourier de l'impulsion est la suivante, x étant la fréquence \ $ \ omega \ $: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sinc_function_%28normalized%29.svg

Image de: http: //en.wikipedia.org/wiki/File:Sinc_function_%28normalized%29.svg

Je pense que cela permet de voir facilement qu'il y a des composants dans le signal qui ont des fréquences autres que 0 Hz et cela signifie que l'impédance n'est pas infinie, donc un courant circule.

hkBattousai
2015-04-10 02:37:59 UTC
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Supposons que vous envoyez des impulsions rectangulaires répétitives à la fréquence \ $ f \ $ au condensateur comme indiqué ci-dessous.

schematic

simulez ceci circuit - Schéma créé en utilisant CircuitLab

Vous n'envoyez pas une seule sinusoïdale à la fréquence \ $ f \ $. Mais des sinusoïdales aux fréquences \ $ f \ $, \ $ 3f \ $, \ $ 5f \ $, \ $ 7f \ $, \ $ 9f \ $, ...

Si vous garantissez que la sinusoïdale avec la fréquence \ $ f \ $ peut passer le condensateur sans déformer (ie; \ $ \ frac {1} {2 \ pi f C} \ \! \! << \! \! R \ $), les autres passeront encore plus facile. C'est ainsi que les impulsions CC passent le condensateur dans une conception de circuit correcte.

Que se passe-t-il si j'ajoute une diode en série avec le condensateur?Cela signifie-t-il que le front descendant de l'onde carrée ne sera plus présent (en raison du fait que les porteurs de charge ne peuvent pas inverser la direction dans ce cas)?
@v.m.Si la tension initiale du condensateur est \ $ V_0 \ $, l'amplitude de l'impulsion est \ $ V_s \ $ et la durée de l'impulsion est \ $ T_p \ $, alors la nouvelle tension du condensateur sera \ $ V_1 = V_s - (V_0-V_s) e ^ {- \ frac {T_p} {RC}} \ $.La tension que vous voyez sur la résistance sera \ $ V_s-V_1 \ $ pendant la durée de l'impulsion.Lorsque la deuxième impulsion arrive, la tension du condensateur sera \ $ V_2 = V_s - (V_1-V_s) e ^ {- \ frac {T_p} {RC}} \ $, et la tension de la résistance sera à nouveau \ $ V_s-V_2 \ $.La tension du condensateur restera constante pendant le temps d'arrêt des impulsions, la tension du condensateur convergera vers \ $ V_s \ $.
Guill
2015-04-10 02:49:56 UTC
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Votre déclaration selon laquelle "les porteurs de charge ne changent pas de direction n'est pas vraie. Pour que vous le voyiez plus clairement, utilisez une batterie de 5 V et connectez une alimentation CC qui fournit + et - 5 V. Lorsque l'alimentation fournit + 5 V, le total sera 10v et lorsque l'alimentation fournira -5v le total sera 0v . Du point de vue du condensateur, il voit un signal passer de 10v à 0v à 10v ... etc. mais du point de vue de la batterie 5v, elle fournit une polarisation 5v et un signal AC qui va de + 5v à -5v



Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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