Энергетическое "НЕДОРАЗУМЕНИЕ" с зарядом конденсатора С

При заряде конденсатора от гальванических элементов ААА (и не только) происходит некое серьёзное энергетическое "недоразумение". Мы прекрасно знаем, что ток и напряжение на конденсаторе сдвинуты на 90 градусов. Когда МАХ ток, то 0 напряжения и когда достигается МАХ напряжения, то 0 тока. Построим два катета (ток и напряжение). Концы катетов "стянет" экспонента-гипотенуза. Действительно, по экспоненте-гипотенузе ток "перетекает" в напряжение. Энергетический процесс это площадь треугольника W=1/2U*I. При увеличении напряжения (добавление элементов ААА) площадь треугольника (энергия) растет по прямой линии. Это ТО, ЧТО "ВИДИТ" перед собой элемент(ы) ААА. Вот теперь самое ИНТЕРЕСНОЕ. Энергия заряженного конденсатора W=1/2CU^2. При увеличении напряжения, энергия заряженного конденсатора растет по параболе. Наступил самый "НЕПОНЯТНЫЙ" момент. Энергия элементов ААА при подключении конденсатора меняется по прямой линии, а энергия заряженного конденсатора меняется по параболе! Прямая и парабола всегда имеют точку пересечения. До точки пересечения энергия от элементов ААА всегда больше энергии заряженного конденсатора. Все правильно и многократно проверено. А дальше??? А вот дальше учебники и не идут и не пытаются даже заглянуть. А почему? Произойдет "непонятное чудо". Парабола (энергия заряженного конденсатора) начнет превосходить энергию элементов ААА, потраченную на заряд. КАК БЫТЬ С ЭТИМ "НЕДОРАЗУМЕНИЕМ"? В приложении нарисован процесс заряда конденсатора.

 

hz-spin, вот эта ваша "точка А" соответствует напряжению источника, от которого вы заряжаете конденсатор. Естессно, источник заряжает конденсатор именно до своего напряжения, и не выше, потому зарядка и останавливается в "точке А". Понятно, что если ещё поднять напряжение на конденсаторе, то энергия в нём увеличится, но для этого нужен уже другой источник с большим напряжением, но он опять же зарядит конденсатор тоже только до "точки А", но уже до своей.
Непонятно только, где вы тут увидели "непонятное чудо" и причом тут Н.Тесла и тунгусский метеорит?

 

У меня есть одно странное предположение- только громко не смейтесь- но я считаю что конденсатор это система обладающая самовсасыванием энергии- типа пылесоса зарядов- ибо вспомните момент как это так заряды от батарейке "рвуться"в бой на обкладки- "зная "заведомо что впереди разрыв....почему заряды не рвуться так же в "бой" к рядом лежащим проводкам?Даже если систему конденсатора рассмотреть изначально с полным отсутствием заряда- всё равно тупик....почему электрончики "решили"дружно причём что им надо собраться на разрыв- вот согласитесь есть какой то пробел- вот я и решил его с "пылесосом"сравнить- ведь ещё момент мы знаем что конденсатор заряжается по кривой постепенно "наливаясь"на обкладки заряд начинает сам себя распирать и процесс зарядки начинает притормаживаться...

 

Это настолько глупо что я даже не могу ответ придумать...
Одна несчастная батарейка содержит энергии в разы больше чем сотня конденсаторов!
Это даже во сне не будет превосходить по энергии!
Смотрите скажем есть Батарея ААА Ni-Mh 1.2 В 850 мА*ч и конденсатор 400В 2700 мкФ
считаем
1,2*0,85*60*60=3672 Дж энергии (примерно) это батарейка
(400^2)*(10^-6)*2700*1/2= 216 Дж это конденсатор
офигеть батарейка в 17 раз энергоёмче конденсатора!
ПАРАДОКС!

 

А не будет никаких примеров с цифрами, это сообщение перекочевало со Скифа из ветки «Попытка мыслить категориями Тесла», составил весь этот бред человек с ником Вовочка.
Его ошибка в том что на графике он приравнял энергию W и напряжение U. По его линейному графику синего цвета следует что W=U, и далее идут бурные фантазии про Теслу и Капанадзе.
Он пишет, мощность (энергия) забираемая от источника U на заряд конденсатора это ПРЯМАЯ линия! Неверно!
Не учитывая фактор времени, Вовочка берёт в расчёт только пиковую мощность в начальный момент времени W=IU, а что ток уменьшается во времени по экспоненте упускает.
А ведь энергия от источника тратиться не только в начальный момент времени, но и во все последующие промежутки времени, пока ток не уменьшится практически до нуля.
Вследствие чего по ошибке как уже говорилось выше Вовочка ставит знак равенства между энергией W и напряжением U, ну а дальше просто бред про Теслу, Тунгусский метеорит, Капанадзе.

Ниже на графике в LTspice посчитана мощность (энергия) от количества элементов питания, ось X. Ось Y энергия.
Штриховая линия синего цвета, энергия забираемая от источника, со знаком минус потому что энергия тратится. График нелинейный.
Красная линия энергия заряженного конденсатора.
Возьмем энергию забираемую от источника по абсолютному значению со знаком плюс, синяя сплошная линия. Никаких пересечений графиков нет.
Количество энергии забираемой от источника будет ровно в 2 раза больше энергии накопленной в конденсаторе.

Энергетическое "НЕДОРАЗУМЕНИЕ" с зарядом конденсатора - миф сочиненный Вовочкой.

 

Так много ответов с большими сомнениями. Эти "сомнения" меня самого терзали не день, ни месяц и уже ни год. Давайте ещё раз внимательно посмотрим на происходящее. Имеем самый "поганенький" ААА. Тестер на токе при подключении к клеммам ААА (это режим КЗ и ток определяется Rin элемента ААА) показывает 1А. Проверьте. Если больше, то у вас из дорогих ААА. Подключаем конденсатор (РЕАКТИВГЫЙ элемент). В момент включения ток 1А через конденсатор, а Напряжение 0 (все на внутреннем сопротивлении). Конденсатор зарядился и наряжение 1 Вольт, а ток 0 (давайте опустим 1,5Вольт чтобы не "засорять" мозги). Все корректно! Кто возразит? Что произошло? Ток "перетек" в напряжение. Посмотрите на ТРЕУГОЛЬНИК (гипотенуза=экспонента), у которого один катет ток, а другой напряжение. Полощадь треугольника это и есть МОЩНОСТЬ (энергия) которую потратил источник на заряд конденсатора. W=1/2*1А*1V=0,5Вт. Добавим второй элемент. Получим 1/2*1A*2V=1Вт. Добавим третий элемент. W=1/2*1A*3V=1,5Вт. Имеем функцию 0,5-1-1,5 и т.д. Это ПРЯМАЯ линия. Какова энергия зарядившегося конденсатора? W=1/2*C*U^2 (давайте возьмем С=1Ф, тем более, что такие мромышленность уже выпускает). Что имеем с энергией конденсатора? W=1/2*1Ф*1V^2=0,5Вт. Добавляем второй элемент W=1/2*1Ф*2V^2=2Вт. Добавляем третий элемент и имеем W=1/2*1Ф*3V^2=4,5Вт. Имеем энергию конденсатора 0,5-2-4,5. то парабола. Сравните!!! 0,5-1-1,5 и 0,5-2-4,5. Прямая и парабола ПЕРЕСЕКЛИСЬ уже на 0,5Вт, а дальше "абсурд" (!?!?). Я более года хожу в растерянности от этих сопоставлений. Удивляюсь, что такого ни в одном учебном заведении на это акцент мне МАТЕРЫЕ преподаватели не делали. Чем больше анализирую сопоставление-рассуждения, тем труднее ПОЛОМАТЬ высветившееся. Может у вас получится. Посмотрите ещё раз ВНИМАТЕЛЬНО в приложение. ТРЕУГОЛЬНИК "энергетической встряски" элементиков ААА от подключения РЕАКТИВНОГО конденсатора с 90 градусов сдвига I и U (медный кусок проволоки прочь из мозгов). Упорно лезет ПРЯМАЯ и ПАРАБОЛА.<br /><br />-- 07 окт 2011, 04:36 --<br /><br />Маленькое уточнение, оторое не делают учебники ТОЭ со сдвигом фаз в переходных процессах (заряд конденсатора). "Пустячек", а представление сильно меняет. Смотрите прилжение по уточнению ТОЭ и общее по пересечению функций.

 

Нет не верно! Даже следуя твоей логике должно быть так: W=1/2*1А*1V * 1секунда=0,5Вт.

А где у тебя в расчете время? По твоему конденсатор любой ёмкости заряжается неизменно за одну секунду? Да? :fp:
А теперь смотри, у меня батарейка 1 В, 1А. Я беру конденсатор 1000мкФ. Тогда накопленная в нём энергия равна W=0,0005 Дж. А беру конденсатор 1мкФ, тогда энергия W=0,0000005 Дж.
Ну и как она вяжется теперь с твоими 0, 5 - 4,5 Вт?
Ошибку видишь? Да ещё Ватты приравниваешь к Джоулям, что не одно и тоже.
Причём заметь, время заряда при начальном токе 1А: 1000 мкФ до 0,999 В – 0,007 сек, а 1мкФ заряжается до 0,999 В за 0,000007 сек. Твой конденсатор 1Ф заряжался бы до 0,999 В - 7сек.

Процесс перераспределения Энергии не существует без времени, поэтому по оси Х нельзя откладывать напряжение U, в то время как по оси Y ток I. Это получается не Энергия, это получается АХИНЕЯ. Чтобы посчитать энергию ось Х всегда должна быть осью ВРЕМЕНИ.

Напоследок хочу сказать, люди впустую теряют время вместо получения полезных знаний при чтение подобных сочинений - "энергетической встряски" элементиков ААА.

 

Давайте посмотрим ещё раз на картинку из учебника ТОЭ (левая в приложении). За время ТАУ (постоянная заряда конденсатора) ток от МАХ уменьшился до 0. Напряжение за это время увеличилось от 0 до МАХ. Энергетический процесс закончился. Покажите на этой картинке ВЕЛИЧИНУ произошедшего энергетического процесса. Нарисуйте ЭНЕРГИЮ произошедшего процесса, чтобы все видели. Пожалуйста.

 

Давай посмотрим на твой правый график на рисунке “ТОЭ конденсатор.JPG”, там где по оси Y ток I, а по оси Х напряжение U.
Каким образом этот график вообще связан с зарядкой конденсатора? А никаким.
Я возьму конденсатор 0,1 пФ и возьму конденсатор 1000Ф и буду заряжать их от источника U=1В, начальный ток заряда I=1А.
В обоих случаях начальное напряжение на конденсаторах будет U=0В конечное U=1В, начальный ток будет I=1А конечный ток I=0А.
Но, по твоему расчету забранная энергии от источника в обоих случаях будет одинаковой и всегда равна W=1/2*1А*1V =0,5Вт.
То есть при подсоединении конденсатора к источнику и 0,1 пФ заберёт от источника 0,5Вт, и 1000Ф заберёт от источника 0,5Вт.
Надеюсь теперь ты увидел ошибку.

Смотри графики энергетических процессов.
w1.png Конденсатор 1Ф, напряжение 1 В, начальный ток 1А
w2.png Конденсатор 1000мкФ, напряжение 1 В, начальный ток 1А

Зеленый график – ток конденсатора
Голубой график – напряжение на конденсаторе
Красный график – процесс отбора энергии от источника питания
Синий график – процесс накопления энергии в конденсаторе.

На w1.png - энергия забираемая от источника W=1Дж, энергия накопленная в конденсаторе W=0,5Дж
На w2.png - энергия забираемая от источника W=1мДж, энергия накопленная в конденсаторе W=0,5мДж

Как видишь на обеих картинках начальное напряжение на конденсаторах U=0В конечное U=1В, начальный ток заряда I=1А конечный ток I=0А, а энергетические процессы связаны со временем, поэтому энергия забираемая от источника для двух конденсаторов разная, а по твоему графику I_U всегда постоянна и не зависит от ёмкости конденсатора.

 

Вот молодец мужик- объяснил хорошо!Ни крику ни шуму- ни унижений типа быдло и безграмотный- молодец!Разве так же пулемёт не мог или Z-zil объяснить- восполнил пробел в знаниях и делов то.МОЛОДЕЦ!

 

Погодите пока МЕНЯТЬ конденсаторы. Оставьте пока 1В,1А, 1Ом, 1Ф,1сек. Пожалуйста! Ещё раз смотрите на картинку из УЧЕБНИКА ТОЭ. Что вот вы прислали цветные провокационные картинуи и явно не понимаете в чем дело. У вас там синяя линия выдается за мгновенную мощность, а все под ней энергия.Смотрите ВНИМАТЕЛЬНО на картинку из ТОЭ. Вначале и конце произведение равно НУЛЮ!!! Синяя линия у вас один ноль имеет слева, а справа где он? Вот НАРИСУЙТЕ вот здесь "колокольчик" энергии. Справа и слева НУЛИ, а вы что прислали? Справа произведение дает НОЛЬ, а увас большая величина. Откуда она взялась???<br /><br />-- 08 окт 2011, 16:47 --<br /><br />Не то приложение. Вот оно!

 

del

 

Вот, что должно было быть на ваших красивых графиках, а вы что понаписали и даже "загремели фонфарами". Будьте ВНИМАТЕЛЬНЫ!

 

На шкале энергии, у графика синего цвета и слева ноль и справа ноль, штриховая линия фиолетового цвета указывает нулевой уровень энергетической шкалы.

Это если на глазок прикинуть, а если посчитать процесс заряда конденсатора хотя бы в Excel-е по формулам с выводом в график, то энергетический график синего цвета выглядит точно также как я давал ранее.

Всё. Прекращаю бессмысленный разговор в этой теме.

 

На вопрос "ЧТО ЭТО ЗА ЭНЕРГИЯ?" есть простой ответ - это энергия, выделившаяся в виде тепла на внутреннем сопротивлении батарейки ААА.

 

Уважаемый "RTL". Вы предоставили именно тот самый нужный график "колокольчика". Это и есть ЭНЕРГИЯ для заряда конденсатора! ОН СООТВЕИСВУЕТ С=1Ф, Е=1Вольт, Внутреннее сопротивление 1 Ом, Ток 1 Ампер, ТАУ=1секунда (ЭТО ВСЕ РЕАЛЬНО!!!) Вы это показали.. Теперь, внимание!!! Мы взяли ДВА последовательных ААА. Что и как изменится на ВАШИХ ГРАФИКАХ??? Это очень важно! Смотри приложение и нарисуй (и другие тоже) ГРАФИК для двух последовательных ААА (2 вОЛЬТА). НУ,..И...

-- 13 окт 2011, 03:28 --

Как P.S. Интегрировать "колокольчик"-энергию, это Высшая школа математики. Я вам предлагал путь средней школы (усредненный), но вы от этого ОТКАЗАЛИСЬ!. Диктуйте правила. Я буду играть на любых ВАШИХ условиях. Истина дороже всего!!!

-- 13 окт 2011, 03:43 --

как P.P.S На изложении возникнет НЕДОРАЗУМЕНИЕ. Энергия под "колоколичиком" и..... Энергия под "колокольчиком" это совсем ДРУГОЕ, что приобрел конденсатор при этоми процессе под "колокольчиком". Следуйте "подсказскам" и мы прийдем к пониманию этого "недорапзумения"!

-- 15 окт 2011, 03:19 --

Что-то сразу наступила тишина. Воспользуемся школьным приемом и "колокольчик" заменим треугольником и площадь треугольника даст ЭНЕРГИЮ. Получаем 1/2*1*0,25=0,125 Реально несколько меньше, поскольку площадь "колокольчика" в таком приближении все же меньше площади треугольника, но ПРЯДОК величины мы получили. Что произошло на конденсаторе. Он зарядился и на клеммах 1 Вольт. Энергия заряженного конденсатора 1/2*1*1^2=0,5. Мозги "требуют" поставить знак равенства между 0,125 и 0,5, а он НЕ СТАВИТСЯ! Тем не менее 0,125 элементик ААА на "что-то" ПОТРАТИЛ, а в результате этого конденсатор заимел 0,5. Все участники серьезно изучали Курс ТОЭ. Кому из участников "тыкали" по мозгам в ТОЭ вот именно этим "НЕДОРАЗУМЕНИЕМ"? ОТЗОВИТЕСЬ! Надо же выходить "из тупика"<br /><br />-- 16 окт 2011, 08:29 --<br /><br />Оппоненты! Да что же Вас так "колдобит" на ПРИМИТИВНЕЙЩИХ вещах???

 

Давайте вспомним школу. Был эксперимент. Дроссель (индуктивность с железным сердечником) и параллельной лампочкой накаливания подключалась к источнику постоянного напряжения. Что происходило??? В момент включения лампочка чуть-чуть загоралась и гасла. Это вы помните. В момент выключения лампочка очень ярко вспыхивала. Это вы помните. Невольно возникает желание поставить прерыватель, чтобы лампочка все время светила ярко (частота прерываний должна быть выше 16 "кадров", как в кино). Вас это не удивляет? Что происходит в индуктивности? Это экспоненты тока и напряжения (см. приложение). Индуктивность от источника забрала энергию под "колокольчиком" (1/2*I*U^2), а запасла энергию (1/2*L*I^2). Лампочка "сдергивает" вот эту ПАРАБОЛИЧЕСКУЮ энергию (1/2*L*I^2) с индуктивности, а её намного больше, чем под "колокольчиком". (ВНИМАНИЕ! Вы имеете дело с ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ функцией. Что это значит? Если ток меньше 1, т.е. 0,1А, то произведение 0,1*0,1=0,01, а вот если ток больше 1, то 1,1*1,1=1,21. «ЧУЕТЕ» разницу???) Вы Все это видели в школе и помните, но......ни один преподаватель и по сей день не спрашивает, о сопоставлении энергий под "колокольчиком" и энергией, запасенной в индуктивности. Действительно!!! Включение (отдали) и выключение (забрали) должно быть РАВНЫМ, а получилось НАОБОРОТ. В чем дело??? Школьный ПРИМИТИВИЗМ не сидит в мозгах. Наведите БАЛАНС!!!

 

Эк, затихли. Это серьёзно!!! Сейчас проводил эксперимент со 60 Вт лампочкой на заряд и разряд конденсатора через лампочку 60 Вт. Сделан был специальный коммутатор (заряд-разряд). Разница впечатляет, хоть это и в начале характеристик (прямой и параболы). НУ, НЕ ЛЕЗЕТ ЭТО В МОЗГИ. Позже будет предоставлена схема для ПОВТОРА, как ПТУшникам.