含有电容电阻的简单电路微分方程求解。

如题所述

电路刚闭合时左回路总电阻为零,但是C1带电C2不带电,所以会有一个极短时间的C1放点C2充电过程直到C1和C2的电压相等,这个过程的持续时间趋于零。

所以C1两端电压的初始值不是U1而是U1C1/(C1+C2)。相当于原来C1带电分配给C1和C2并联。

微分方程及结果如下:

追问

S刚打上时电阻R两端的电压等于C1两端电压吗?

追答

两个电容器间首先得平衡电压,这个过程所花的时间为无穷短,在这个过程还没结束之前考虑R的问题是没有意义的。你一定要问的话,自己先想想在S闭合一瞬间,开关S两端电压是多少?每一小段导线上的电压又是多少?别认为导线上不会有电压,你左边那个回路没电阻,在两个电容器电压还没相等前,导线上必然要承担电压。

你的这个电路犯了常识性错误,不可能有电阻真的为零的导线,如果有的话,那么你就要保证这个无电阻回路上不会有无穷大的电流。
也就是说,要么一个回路中必然会有电阻,要么就一定要考虑自感。
超导体是一定要考虑自感现象的。

追问

我要的正是完美的理论答案,比如这样的结果:电阻为零的导线接到理想的电压源里,产生的是无穷大的电流。(当然前提是电子元件不烧坏)

追答

我已经说了啊,电阻为零的话,就绝对不能忽略自感现象,你一定要造成回路电阻为零的情况的话,那么你的电路图中这个回路上就必然要有一个代表自感的电感存在。但是你的电路图中并没有给出左边回路的电感。

追问

我前面说的是例子而已,就我这题而言,所有元件都是完美的,在导线不会烧断的前提下,当t=0(即开关刚合上)时,电阻两端的电压和此时电容C1两端的电压相不相等?(我心里有答案)

追答

你既然要求完美,为什么不肯在电路中加上个电感呢?没有电感,你这个例子在物理学上来看就不完美了。

如果考虑完整的电磁学,电路中有自感,所以刚闭合开关时电感会分压,电阻两端电压当然不等于C1两端电压。
如果仅从电路角度分析而不考虑磁效应,那么就必然有个趋于零的时间内两电容间有充放电过程,那么你说的刚合上开关是什么时候呢?争论无穷短时间内的初时刻和末时刻是没有意义的,因为现实中根本就不会有这种情况。

因为你从始至终没有提磁的事情,所以我只能做两种回答。

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