一个关于电容的题目，有关电能效率问题（和物理知识有关）

(原)MS精工

frh206 发表于 2014-3-10 10:42
呵呵，如果只加个二极管就能很理想的降低能量损失就太好了。可是事情往往不会这么简单。在这个均衡的过程 ...

损失的能量哪去了？给你打个比方吧。

现在有两个瓶子，一个瓶子灌满水，另一个瓶子是空的。瓶子底部有管道连通，管道上有阀门。现在我们打开阀门，之后你会发现，两个瓶子的水面会高低震荡，最后趋于稳定。损失的能量是重力势能，最后在液体的摩擦中变成了热能。

电容也是一样的道理，电势能变成电流，电流在闭合回路中震荡流动，以热量损耗掉了，而回路内阻很小时则大部分变成了电磁波。

我们曾经做过实验，使用二极管可以略微降低能量损失，但效果不明显，最后得出的结论是，这是一个熵增加的过程，所以无法有效降低能量损失。

wch222222

我想串只电感能量损失最小（直接并冲击电流非常大）。

(原)MS精工

wch222222 发表于 2014-3-10 11:25
我想串只电感能量损失最小（直接并冲击电流非常大）。

试过了，串电感效果还不如二极管，最后电感二极管一起上也就能降低十几个百分点的损失

(原)神仙妹妹

frh206 发表于 2014-3-10 10:44
你的算法好像是对的。但是如果是这个结果，中间又没什么能量损失的话，不符合能量守恒原则。因为电容存储 ...

如果这两个电容并联的过程中没有任何形式的电能损失的话（记住是任何形式的，包括电磁辐射，电容内阻损耗，接触时产生的电火花损耗），这样是符合能量守恒定律的，两电容均会获得相等的电量，然而实际测量中，由于各种损耗，电压只是略高于50V。

(原)frh206

MS精工 发表于 2014-3-10 11:31
试过了，串电感效果还不如二极管，最后电感二极管一起上也就能降低十几个百分点的损失

这实验你也做过啊。是以前上学还是后来工作时做的？你还挺喜欢钻研的。
这个问题可能做开关电源设计的人会有深刻认识。其实它类似DC降压开关电源。把高压的能量通过降压变成低压。效率就是开关电源的转换效率。如果是直接拿导线（可以等效为电阻和较小的寄生电感串联）连接，相当于是线性降压(此时效率最低，所以最后大概是50v，基本损失50%能量）。所以这个看似简单的问题转化成DC的核心问题。
我这个话题只是大家来闲聊的。在电容，电感，电磁领域有很多很好玩的现象。有些基本问题，如果深究会发现挺有趣，可能会把问题研究的很深。
谢谢大家参与！

(原)frh206

神仙妹妹 发表于 2014-3-10 11:58
如果这两个电容并联的过程中没有任何形式的电能损失的话（记住是任何形式的，包括电磁辐射，电容内阻损 ...

神仙妹妹也来了，欢迎。从能量守恒角度考虑，最后应该是70v多点。实际一般都在50v多点，因为均衡的过程（很短，可能ms级别），损失了大概50%的能量。 事实上我提的用导线把2个电容并联起来，这种连接方法本身就注定必定有非常大的损耗，因为它是线性降压原理。

(原)神仙妹妹

frh206 发表于 2014-3-10 12:08
神仙妹妹也来了，欢迎。从能量守恒角度考虑，最后应该是70v多点。实际一般都在50v多点，因为均衡的过程 ...

对，如果是理想状态下，两电容参数完全一样，又不考虑任何形式的电能损耗，那么充电电流为无穷大，充电时间就为零，最后理论上两电容的电压就该在约70.2V（这是理想状态下的理论值），实际中也确实只高于50V而已。。。

(原)MS精工

神仙妹妹 发表于 2014-3-10 12:36
对，如果是理想状态下，两电容参数完全一样，又不考虑任何形式的电能损耗，那么充电电流为无穷大，充电 ...

实际测试结果，直接并联后的电压只可能低于50V，因为50V是理论值。

在之前我们做的测试中，20V的电容与0V并联，最后的电压在9.4V。

(原)MS精工

frh206 发表于 2014-3-10 12:04
这实验你也做过啊。是以前上学还是后来工作时做的？你还挺喜欢钻研的。
这个问题可能做开关电源设计的人 ...

我做过很多实验，只不过我平时爱拿理论解决问题，因为这样比较省事，不过副作用是直接导致论坛子相当数量的人认为我是“理论帝”。然后我又比较懒，懒得拍照，懒得贴图，所以大家就更坚定的认为我是理论帝了。

(原)神仙妹妹

MS精工 发表于 2014-3-10 13:09
实际测试结果，直接并联后的电压只可能低于50V，因为50V是理论值。

在之前我们做的测试中，20V的电 ...

那只能说明试验的电容漏电流较大或者说内阻损耗大，这样的电容慎用。还有两电容不要多次接触，产生的电火花会消耗较多的电能，一次就接触良好最佳。否则电压会降低。