Laddning i kapasitans
Laddning i kapasitans
Hej,
Det började som en fikadiskussion på jobbet som slutade i oenighet. Vi har följande elektriska krets. Värderna är bara ansatta för att det skall vara lätt att räkna på det. (Spänningskällan är på 1000V, om det inte syns)
Frågan handlade ytterst om vad vilken energi/laddning som finns tillgänglig i punkt A respektive punkt B när en människa vidrör sagda punkter. De flesta var överrens om att i punkt A, tack vare batteriets "diodiknade egenskaper", så påverkar båda kapasitanserna, dvs laddningen blir Q=200nF*U+. När det gäller punkt B så var det mer 50/50. Vissa hävdade p.g.a att batteriet "blockerar" i backriktningen och därför blir laddningen i punkt B bara Q=100nF*U-, .medans andra hävdade att tack vare resistanserna så blir laddningen lika stor i punkt B som i punkt A. Med min begränsade kunskap så tycker jag båda alterantiven låter rimliga och jag lyckades inte härleda fram något svar för mig själv. Jag har försökt att simulera detta i LT Spice, men jag kommer inte på något bra sätt för modellen att själv ta reda på den totala kapasitansen.
Hoppas att någon på detta forum kan hjälpa mig att bena ut .
Tack på förhand.
Det började som en fikadiskussion på jobbet som slutade i oenighet. Vi har följande elektriska krets. Värderna är bara ansatta för att det skall vara lätt att räkna på det. (Spänningskällan är på 1000V, om det inte syns)
Frågan handlade ytterst om vad vilken energi/laddning som finns tillgänglig i punkt A respektive punkt B när en människa vidrör sagda punkter. De flesta var överrens om att i punkt A, tack vare batteriets "diodiknade egenskaper", så påverkar båda kapasitanserna, dvs laddningen blir Q=200nF*U+. När det gäller punkt B så var det mer 50/50. Vissa hävdade p.g.a att batteriet "blockerar" i backriktningen och därför blir laddningen i punkt B bara Q=100nF*U-, .medans andra hävdade att tack vare resistanserna så blir laddningen lika stor i punkt B som i punkt A. Med min begränsade kunskap så tycker jag båda alterantiven låter rimliga och jag lyckades inte härleda fram något svar för mig själv. Jag har försökt att simulera detta i LT Spice, men jag kommer inte på något bra sätt för modellen att själv ta reda på den totala kapasitansen.
Hoppas att någon på detta forum kan hjälpa mig att bena ut .
Tack på förhand.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Laddning i kapasitans
Hur skulle det kunna bli något annat än samma laddning i båda kondensatorerna? De två punkterna har olika polaritet mot jord, men samma laddning.
Re: Laddning i kapasitans
Tack för svar. Jag inser att jag var lite otydligt med min fråga.
I steady-state tilllståndet som råder i mitt första inlägg så är dom givetvis samma. Det jag var ute efter var snarare vad som händer i det ögonblick då man skapar en obalans mellan resistanserna, tex genom att parallelkoppla R1 med en annan resistans (R3).
På vilket sätt kommer laddningen i C2 påverka strömmen genom R3? Och blir strömmen genom R3 annorlunda om jag kopplat in R3 mellan den negativa polen och jord istället? Någonstans här gick jag vilse eftersom jag inbillade mig att batteriets egenskaper gör att det blir olika beroende på vilken pol som R3 koppla in på.
I steady-state tilllståndet som råder i mitt första inlägg så är dom givetvis samma. Det jag var ute efter var snarare vad som händer i det ögonblick då man skapar en obalans mellan resistanserna, tex genom att parallelkoppla R1 med en annan resistans (R3).
På vilket sätt kommer laddningen i C2 påverka strömmen genom R3? Och blir strömmen genom R3 annorlunda om jag kopplat in R3 mellan den negativa polen och jord istället? Någonstans här gick jag vilse eftersom jag inbillade mig att batteriets egenskaper gör att det blir olika beroende på vilken pol som R3 koppla in på.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Re: Laddning i kapasitans
Förstår inte frågan riktigt, vill du veta vilken spänning det finns vid punkt A, förhållande till vad?
Re: Laddning i kapasitans
Laddningen i C2 påverkar inte strömmen genom R3 och ej heller spänningen vid A
Re: Laddning i kapasitans
Så länge spänningskällan är påslagen kommer inte kapacitanserna att göra nån skillnad, du kommer hela tiden ha full kräm från spänningskällan.
Du har 10 Mohm i serie på ena sidan av spänningskällan och 1 kohm på andra sidan.
Rita om schemat med jorden nertill så blir det tydligare hur kretsen ser ut i den aktuella situationen.
Från jord kommer du ha R2 parallellt med C2, sen spänningskällan, från spänningskällans pluspol har du C1 och R1 parallellt till jord.
Du har 10 Mohm i serie på ena sidan av spänningskällan och 1 kohm på andra sidan.
Rita om schemat med jorden nertill så blir det tydligare hur kretsen ser ut i den aktuella situationen.
Från jord kommer du ha R2 parallellt med C2, sen spänningskällan, från spänningskällans pluspol har du C1 och R1 parallellt till jord.
Re: Laddning i kapasitans
Kapacitansen är hela tiden densamma. Med 1k inkopplad blir den parallellkopplad med ungefär 1k och spänningan ungefär 100mV.
De exakta värdena får Du själv räkna ut. Resten får Du fråga Din lärare om. Forumet löser inte skoluppgifter åt elever.
De exakta värdena får Du själv räkna ut. Resten får Du fråga Din lärare om. Forumet löser inte skoluppgifter åt elever.
- Hobbyisten
- Inlägg: 2531
- Blev medlem: 3 december 2017, 22:55:25
Re: Laddning i kapasitans
Kondensatorer i sådan koppling orsakar alltid förvirring hos mig. De har ju motsatt polaritet vända mot varandra. Laddas de inte ur mot den virtuella jorden ? Och förlängningen till motstånden, gör inte det att strömmen rusar även därifrån till jorden ?
Edit : fattar nu, gjorde en av mina enklaste labbar jag nånsin gjort, 2 kondingar vända mot varann. Vcc över hela avståndet och 0 V mittemellan dem. Lätt att förstå bara man tänker efter
Edit : fattar nu, gjorde en av mina enklaste labbar jag nånsin gjort, 2 kondingar vända mot varann. Vcc över hela avståndet och 0 V mittemellan dem. Lätt att förstå bara man tänker efter
Senast redigerad av Hobbyisten 15 juni 2022, 14:12:14, redigerad totalt 1 gång.
Re: Laddning i kapasitans
Det finns ingen virtuell jord i kopplingen.
Var jorden finns påverkar inget. Den är bara nollreferensen.
Var jorden finns påverkar inget. Den är bara nollreferensen.
Re: Laddning i kapasitans
Tack för hjälpen;givetvis har ni rätt. Strömmen genom R3 är den samma, oavsett om R3 (och switchen) är ansluten mellan U+ och jord eller mellan U- och jord. Och är strömmen den samma så borde den totala laddningen också vara den samma.
Nästa steg blir att försöka bestämma hur man räknar ut den totala laddningen. Genom att skapa en obalans mellan R1 och R2, tex genom att ändra R1 till 5 Mohm och sedan koppla in R3 mellan U+ och jord respektive mellan U- jord så kan man konstatera att strömmen genom R3, vid de bägge inkopplingsituationerna, är propotionerlig mot R1/R2 men även mot U+/U- Mao strömmen genom R3 blir mindre då R3 inkopplat mellan U+ och jord jämfört med då R3 är inkopplad mellan U- och jord.
Så min bedömning är att den totala laddningen precis innan R3 kopplas in beräknas på följande sätt:
R3 på positiv pol: Q=(C1+C2)*U+
R3 på negativ pol: Q=C1+C2)*U-
Så långt allting gott, men det blir mycket manuell räkning, speciellt med tanke på att jag behöver seriekoppla denna krets 7 gånger, med en switch mellan varje krets och där dessa switchar kopplas in i sekvens.
Finns det något sätt att få LTSpice att själv räkna ut laddningen i punkt A och B vid varje givet ögonblick?
Nästa steg blir att försöka bestämma hur man räknar ut den totala laddningen. Genom att skapa en obalans mellan R1 och R2, tex genom att ändra R1 till 5 Mohm och sedan koppla in R3 mellan U+ och jord respektive mellan U- jord så kan man konstatera att strömmen genom R3, vid de bägge inkopplingsituationerna, är propotionerlig mot R1/R2 men även mot U+/U- Mao strömmen genom R3 blir mindre då R3 inkopplat mellan U+ och jord jämfört med då R3 är inkopplad mellan U- och jord.
Så min bedömning är att den totala laddningen precis innan R3 kopplas in beräknas på följande sätt:
R3 på positiv pol: Q=(C1+C2)*U+
R3 på negativ pol: Q=C1+C2)*U-
Så långt allting gott, men det blir mycket manuell räkning, speciellt med tanke på att jag behöver seriekoppla denna krets 7 gånger, med en switch mellan varje krets och där dessa switchar kopplas in i sekvens.
Finns det något sätt att få LTSpice att själv räkna ut laddningen i punkt A och B vid varje givet ögonblick?
- Hobbyisten
- Inlägg: 2531
- Blev medlem: 3 december 2017, 22:55:25
Re: Laddning i kapasitans
Det finns ingen "laddning" att räkna ut så länge spänningskällan är aktiv...
Kopplar man bort spänningskällan är det ju Q=CU som gäller för kondensatorerna.
Kopplar man bort spänningskällan är det ju Q=CU som gäller för kondensatorerna.