題:
短路=沒有電源?
qreon
2018-03-06 23:55:03 UTC
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現在我想構建東西,並且我對學習東西真的很感興趣(請考慮從頭開始)。
因此,我正在閱讀此網站的所有內容,並且本文中的以下一行讓我撓了一段時間:

[關於電路的額定功率]
同樣,如果發生短路,則存在電流,但沒有電壓V = 0,因此0 x I = 0,因此電路內的功耗也為0。

我很確定將電池連接到電池的兩端時,它們可以融化。不是我自己嘗試,而是用金屬線觸摸AAA電池的兩端都會產生火花和熱量。在短路情況下電路中沒有耗能真的正確嗎?

此外,我還記得如果電路兩端之間沒有電壓降,電路中就不會有電子流過。然後,我引用的那行不是有點矛盾嗎?

短路會消耗零功率,但是跨12V汽車電池連接的1毫歐導線並不是短路,它將發光並融化。
您引用的陳述頗具誤導性。短路本身不會消耗任何功率,但肯定會在電池的內部電阻(電路的一部分)中消耗功率。
除非它是“低溫超導體”,否則所有東西都具有電阻..所有東西..電池,電容器,電感器,晶體管。如果不是導體,則它是一種電介質,也具有串聯和並聯電阻
和@finbarr一樣。房屋佈線可能為12AWG,但20A斷路器的額定值為10kA。
@Andyaka如果是超級導體,該怎麼辦?電阻是否完全為零?有沒有可以通過導體的最大電壓/電流?
根據Wikipedia的@Alexander,超導體可以在沒有電壓的情況下維持電流,因此在這種情況下,我不會像以前那樣假設功耗。對於施加的電壓,看起來超導體剛剛停止具有0電阻:['超導中還有另一個重要概念:臨界電流的概念。這是特定的超導體可以承受的最大電流(密度),而不會變成電阻性。'](https://physics.stackexchange.com/questions/179374/is-current-in-superconductors-infinite-if-they-have-0-resistance-then-ivrs)。
七 答案:
Trevor_G
2018-03-07 00:19:43 UTC
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您不應該對您的教授如此刻薄。

許多新手對EE的困惑是我們在教學過程中談論理論IDEAL電路。在理想的電路中,事物的行為通常與您對事物實際工作方式的直觀和實驗性觀念相抵觸。

諸如短路,變壓器,二極管之類的東西以及我們合作的幾乎所有其他東西,都具有理想的模型,可用來在我們嘗試使用它們的範圍內描述和理解它們。現實要復雜得多,甚至要完全定義也要困難得多。

這樣,“短路”的定義實際上是“理想組件”。它是零電阻的電阻,即\ $ 0 \ Omega \ $。即,電池的力將在沒有反作用力的情況下通過它作用。一無所獲,您無需做任何工作,也不會消耗任何功率。

當然,在現實生活中,用於使電池短路的電線的電阻很小。電池本身也有一些內阻。由於兩者均很小,因此合成電流非常大。這意味著電線中會耗散大量電力,電池中會耗散大量電力,一切很快就會變熱。

正如我說的,不要對你的教授這麼刻薄。許多EE接受了表面價值的理想,同時意識到現實是完全不同的。理想的模型為我們提供了一個工作的基點,使我們能夠從設計的角度出發,以精確的工作水平設計事物,而不會迷失於現實世界中的混亂狀態。

但是,我們始終必須謹記理想是神話。

好答案。從化學方面來說,正在發生的事情是,您基本上是在使正極和負極的化學物質自由反應。由於選擇這些化學物質的原因是它們具有強大的反應能(尤其是它們),讓這種反應很快就會產生熱量並破壞電池,並可能破壞周圍的容器,物品,人,建築物...其嚴重性僅取決於大小的電池。
實際工程中,有一半的人知道什麼時候簡單的組件模型會崩潰,以及何時(95%以上)它們足夠好以至於無法使用。在大多數情況下,大多數情況下,可以將實用電阻建模為理論電阻,其結果大致相同,但有時雜散電容,串聯電感,溫度係數,容差,電壓擊穿或其他一些類似的東西開始出現。真正重要的是,藝術界知道什麼時候真實事物的物理學可能會塞滿你。
實際上,我希望課程在這一點上花點時間討論*真實*硬件。這是*完美*的地方,指出我們的模型無法捕獲所有效果。雖然您可能會覺得這很糊塗,但我可以斷然地說您並不孤單。如果您在此站點停留足夠長的時間,就會發現*無數*新EE,它們被病理構造中理想組件的行為所迷惑(例如涉及短褲的組件)。
我覺得教授的主張比您在這裡所說的“錯誤得多”。如果我們要允許理想化,則* I *是無限的,而0 \ ** I *不是0,而是不確定的形式。
@R ..是的..過度思考理論是一個錯誤。它會讓你生氣。這個例子已經很糟糕了,變壓器理論一定會帶您過關。
The Photon
2018-03-06 23:58:31 UTC
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即使用金屬線接觸AAA電池的兩端,也會產生火花和熱量

要分析此電路,必須同時考慮電池的內部電阻和導線的實際電阻。

由於真實電線的電阻不為零,因此確實會有一些功率傳遞到電線並轉化為熱量。

但是,由於真正的電池具有內部電阻,因此某些功率會轉換為電池內部的熱量,這對電池沒有好處,並可能損壞電池。

Norm
2018-03-07 00:09:36 UTC
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該聲明(來自網站)僅在純理論意義上是正確的,因為實際上不存在0歐姆短路這樣的問題。所有電線都有 some 電阻,電池本身也有內部電阻。您的教授確實是正確的-如果有電流流過,那麼就會有電壓降,儘管它可能很小。

實際上,一種測量電路電流的方法是與負載串聯一個通常為0.01歐姆的小校準電阻(稱為分流電阻),並測量分流器的電壓降(通常以毫伏為單位)。

Oldfart
2018-03-07 00:01:28 UTC
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只有在電阻為零的情況下,短路的零電壓才是正確的。 這是理論上的說法。

在現實中(至少對於我們來說在室溫下)總會存在一些電阻,因此短路會產生一定的電壓,從而產生一定的功率。

您是說當“理論上”為零電阻時,電路兩端的電位都會立即“互相抵消”嗎?
零電阻是當您具有超導性時。我在那方面沒有知識。(您可能需要進行物理堆棧交換:-)
@qreon:如果您可以“立即”減小電路兩端之間的電阻,那麼可以,“電路兩端的電位會立即相互抵消”!
ilkkachu
2018-03-07 02:55:37 UTC
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請考慮以下理想電路(a)。電路中有2 A電流流過。它從A到B,通過電阻器到C,然後回到D,再通過電壓源到A,完成電路。

現在,A-B導線中的電壓降是多少,那裡消耗了多少功率?那是一條理想的電線,因此其電阻為零,因此電壓降和功率也為零。不管有2 A電流流過。理想的導線是短路,這就像您的老師說的那樣,不耗電。

schematic

模擬該電路 –使用 CircuitLab sup>

創建的示意圖

那麼電路(b)呢?我們可以將電流計算為\ $ V_2 \ / \ R_2 \ $,除了\ $ 10 \ \ mathrm {V} \ / \ 0 \ \ Omega \ $是零除,我們無法計算。但是,如果我們假設\ $ R_2 \ $具有一些正值,並且看到它變得越來越小會發生什麼,我們將很快看到當前接近無限大。 (如果我們想玩數學家,可以寫成\ $ \ lim_ {R_2 \ to0} {V_2 \ over R_2} = \ infty \ $。)

顯然,還有一個電壓降,因為電路周圍的淨電壓必須為零。非零電壓乘以無限電流將提供無限功率。這與(a)不同,因為這裡整個電壓源都短路了。

schematic

模擬該電路 sup>

supercat
2018-03-07 00:35:56 UTC
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當多個電阻元件串聯連接並由電壓源驅動時,總功率將與總電阻成反比(準確地說,它是電壓的平方除以電阻),但是每個電阻元件接收的功率將與其電阻成正比。

如果一根電阻為1歐姆的電線與電阻為99歐姆的燈泡串聯連接,並且用100伏電源驅動該組合,則總功率將為100伏平方,除以總電阻為100歐姆,即100瓦。在該功率中,有99%將消散在燈泡中,而1%將消散在電線中。

如果燈泡的電阻下降到0.001歐姆,那麼耗散的總功率將是100伏平方除以1.001歐姆的總電阻,即9,9990瓦。在該功率中,約0.1%(10瓦)會散佈在短路的燈泡中,而99.9%(9980瓦)會散佈在電線中。請注意,如果燈泡的電阻等於電線的電阻,則會發生最大功率消耗。在這種情況下,電線和燈泡之間將平均分配5,000瓦功率(每個接收2500瓦)。
user90235
2018-03-07 06:47:11 UTC
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這似乎是基於這樣的假設:即使在理想化中,流經電路的電流仍然是有限的,因此V = IR表示V = 0。

一個更合理的模型,即現實世界中的短路將是電壓保持非零;因此,在零電阻的理想情況下,您將具有無限電流。冪P = IV同樣是無限的。

您的問題使我感到好奇,所以我發表了自己的文章。我想,尼克·阿列克謝耶夫(Nick Alexeev)的評論基本上可以回答您的問題-您正在閱讀的短路模型旨在為更多良性電路建模,而不是融化的電路。

“冪P = IV同樣將是無限的。”-如果電流是無限的,那麼電壓將是無限的;無限*無限小是不確定的結果:它可以是任何東西,但無限冪並不是真正的現實結果。
與零功率相比,@Jules:的無窮功率比OP觀測到的現像要好得多,即能量快速釋放。
如果我們使用理想的組件,則電池可提供12V的電壓。因此,電流為12V /0Ω=±∞安培,同樣,功率為±∞瓦特。這有點愚蠢,尤其是±部分。微積分使用極限來避免無窮小。如果將短路定義為電阻接近0的短路,則功率也會無限制地增加(直到組件不再類似於理想組件為止)。


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