Es wird im Nicht-Null-Widerstand der Verbindungsdrähte abgeführt. Sie können berechnen, dass die Verlustleistung nicht vom tatsächlichen Widerstand abhängt, daher hilft es nicht, sie zu reduzieren.

bezogen: Energie in Kondensatoren (es muss mehr geben, aber ich kann nicht finde sie)

Wie Wounter van Ooijen bereits gesagt hat, handelt es sich um eine parasitäre Resistenz, die immer vorhanden ist. Der Beweis:

BEARBEITEN: Auch wenn die Antworten jeden Ingenieur auf diesem Planeten zufrieden stellen müssen (Witz), sieht es so aus, als ob der Fall von Drähten mit null Widerstand immer noch besteht wird als Szenario einer möglichen Verletzung der Energieeinsparung (Witz) betrachtet.

Tatsächlich muss eine vollständige Antwort auf diese Frage den Fall des spezifischen Widerstands Null behandeln, da jeder von Supraleitern gehört hat . Nun, es stellt sich heraus, dass die gleichen Fragen bereits im Physikforum gestellt wurden. Eine der besten Antworten finden Sie hier.

Dieses Problem ist ein Klassiker und bietet ein wunderbares Beispiel für die Grenzen der idealen Schaltungstheorie.

Der idealen Schaltungstheorie liegen drei Annahmen zugrunde, und eine dieser Annahmen besteht im Wesentlichen darin, das Selbst zu ignorieren -Induktivität der Schaltung.

Aber jede Schaltung (geschlossener Pfad) hat Induktivität. Selbst wenn wir die Idealisierung des Nullwiderstandsdrahtes und der idealen Kondensatoren beibehalten, können wir uns der Grundinduktivität der Schaltung nicht entziehen (es sei denn, wir verkleinern die Schaltung auf die Größe Null).

Eine sorgfältige Analyse zeigt, dass selbst wenn der Widerstand Null ist (oder effektiv), so dass kein effektiver Widerstandsverlust auftritt, Energie für das elektromagnetische Feld "verloren" geht. Die "verlorene" Energie wird als elektromagnetische Strahlung abgestrahlt.

Eine detaillierte Ableitung finden Sie in A Capacitor Paradox.

Die Intuition würde uns sagen, dass die Energie erhalten bleiben würde, wenn wir die Kondensatoren irgendwie mit einem Widerstand von Null verbinden könnten. Das ist aber falsch. Unsere Intuition beruht auf der Tatsache, dass die Leistung von normalerweise abnimmt, wenn sich der Widerstand Null nähert. Beispiel:

^{simulieren diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab sup>}

$$ P = 1A \ cdot V \\ V = 1A \ cdot R $$

Daher als \ $ R \ bis 0 \ Omega \ $, dann \ $ V \ to0V \ $. Es ist klar, dass \ $ 1A \ cdot 0V = 0W \ $, also können wir sagen:

$$ \ lim_ {R \ bis 0} (1A) ^ 2R = 0W $$

Dies ist der übliche Fall, denn obwohl die von uns hergestellten Schaltkreise nicht nur Stromquellen sind, haben sie irgendwo einen Widerstand, der den Strom begrenzt. Daher haben wir die Gewohnheit zu denken, unbeabsichtigten Widerstand zu minimieren, um Verluste zu minimieren

Ein weiteres Beispiel:

^{simuliert diese Schaltung sup>}

$$ P = 1 V \ cdot I \\ I = 1 V / R $$

Daher Wenn \ $ R \ zu 0 \ Omega \ $ wird, wird \ $ I \ $ größer, und dann treffen Sie eine Division durch Null. Daher können wir das Limit nicht bewerten:

$$ \ lim_ {R \ bis 0} \ frac {(1V) ^ 2} {R} $$

Bedenken Sie nun, dass die Kondensatoren in dem Moment, in dem Sie sie anschließen, wie Spannungsquellen aussehen und Sie sehen, dass es nicht möglich ist, selbst ideale Kondensatoren mit idealen Leitern zu verbinden. Selbst wenn Sie sie mit sehr kleinen Widerständen verbinden, steigt der Strom, \ $ I ^ 2R \ $ Verluste gehen durch das Dach, und Sie sind nicht besser dran, als wenn Sie sie mit einem großen Widerstand verbunden hätten. Es muss notwendigerweise eine Impedanz zwischen den Kondensatoren geben, damit diese Schaltung mathematisch konsistent ist: Wenn es sich nicht um einen Widerstand handelt, dann möglicherweise um eine Induktivität.

Diese Antwort ist mehr oder weniger eine weitere Untersuchung des Energietransfers. Das Kurzschließen eines Kondensators mit einem anderen ist natürlich Unsinn, wenn Sie Energie sparen möchten. Dies wurde bereits in den Antworten bewiesen, daher werde ich nicht weiter darauf eingehen, als zu sagen: "Sie würden nicht erwarten, dass ein Buck-Spannungswandler ohne Induktivität funktioniert." Nun, im Ernst, Sie würden es nicht tun, warum könnte jemand (einschließlich ich) dumm genug sein, LOL.

Die Energie von C1 kann ohne Widerstand auf C2 übertragen werden, und dies hängt natürlich von der Induktivität von ab die Drähte. Wenn ein verlustfreier Induktor C1 mit C2 verbindet, bleibt die Energie erhalten und schwingt für immer zwischen den beiden Kondensatoren und dem Induktor. Aber ich dachte, es wäre nicht cool, wenn es einen stabilen Zustand erreichen könnte. Also dachte ich mir, was wäre, wenn es einen Kabelwiderstand gäbe - die Schwingungen würden aussterben, ABER die 10mJ-Energie geht immer noch bei der Wärmeableitung des Widerstands verloren. Dann dachte ich darüber nach: -

Es stellt sich heraus, dass Sie mit einer perfekten Diode und ohne Verluste die gesamte Energie erfolgreich von der linken Kappe nehmen und einsetzen können die richtige Kappe. 15 mJ werden erfolgreich von einer 3uF-Kappe auf eine andere 3uF-Kappe übertragen, und die Spannungen stabilisieren sich. Die Diodenverluste verlieren etwa 2 mJ, wenn diese berücksichtigt werden.

Weitere werden folgen.

Wahrscheinlich bin ich nicht geschickt genug, um etwas Interessantes zu sagen (ich bin kein Elektronikingenieur, nur ein Elektronik-Enthusiast), aber ich musste das Energieübertragungsproblem in der Vergangenheit durch Kondensatoren überwinden und habe es "teilweise" gefunden eine Lösung (getestet in meinem kleinen Labor).

Die Idee ähnelt der von Andy Aka schematisierten, aber anstelle eines einfachen Induktors habe ich einen komplementären und anstelle einer einfachen Diode I verwendet verwendeten einen Schottky (um den Lawineneffekt auszunutzen): Ich entdeckte, dass ich mit diesen beiden in Reihe geschalteten Komponenten 65-70% der Energie vom geladenen Kondensator auf den leeren übertragen konnte.

Ich denke, dass die Menge / der Prozentsatz der übertragenen Energie von der Resonanzfrequenz abhängen könnte: Ich hatte weder Zeit noch Ressourcen, um alle möglichen Harmonischen dieser Resonanz zu testen, daher sind weitere Untersuchungen erforderlich.

Wenn jemand Wenn Sie nennenswerte Lösungen für dieses Problem gefunden haben, setzen Sie sich bitte mit mir in Verbindung: fabrizioricciarelli@gmail.com

Prost

Devesh