时间恒定电路

一般而言，从开关关闭之日起，在RC或LR电路中，在RC或LR电路中，电压和电流到ßettle需要多少个“时间常数”？

假设一位电子技术人员会为您解决设计问题。他需要一个简单的电路，每次启动开关时，都会输出简短的电压脉冲，以便每次启动开关时，计算机都会接收一个脉冲信号，而不是连续的Ön”信号，只要启动开关。

技术人员建议您建造一个被动区分电路为了他的申请。您以前从未听说过这个电路，但是您可能知道可以在哪里进行研究以找出它是什么！他告诉您，如果电路脱离开关时电路会产生负电压脉冲，这是完全可以的：每次开关操作时，他所关心的只是计算机的单个正电压脉冲。同样，脉冲需要很短：持续时间不超过2毫秒。

鉴于此信息，为虚线中的实用的被动区分电路绘制示意图，并带有组件值。

When a circuit designer needs a circuit to provide a time delay, he or she almost always chooses an RC circuit instead of an LR circuit. Explain why this is.

学习数学分析电路需要大量的学习和实践。通常，学生通过处理许多样本问题并针对教科书或讲师提供的答案来练习。虽然这很好，但有更好的方法。

You will learn much more by actually建造和分析真实电路，让您的测试设备提供änswers”，而不是书籍或其他人。对于成功的电路锻炼，请遵循以下步骤：

1。

在电路构造之前，请仔细测量并记录所有组件值。

2。

绘制用于分析电路的原理图。

3。

在面包板或其他方便的介质上小心地构建此电路。

4。

Check the accuracy of the circuit’s construction, following each wire to each connection point, and verifying these elements one-by-one on the diagram.

5。

数学上分析电路，求解电压，电流等的所有值。

6。

仔细测量这些数量，以验证分析的准确性。

7。

如果有任何实质性错误（大于几个百分之几），请仔细检查电路的构造，然后仔细地重新计算值并重新测量。

避免非常高和非常低的电阻值，以避免由仪表“负载”引起的测量误差。我建议在1kΩ至100kΩ之间的电阻，除非电路的目的是说明仪表载荷的效果！

您可以节省时间并减少错误的可能性是从非常简单的电路开始，并逐步添加组件以增加每个分析后的复杂性，而不是为每个练习问题构建一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重新使用相同的组件。这样，您就不必多次测量任何组件的价值。

电容器和电感器都具有两者的能力店铺和发布活力。这使它们比电阻更复杂，而电阻只会消散能量。结果，电容器和电感器的电流方向与电压的极性之间的关系比电源和电阻的关系要复杂一些：

在以下每个组件旁边绘制电流箭头和电压极性标记（和 - 符号），代表电池，电容器和电感器的左组都充当energy sources以及代表电阻器，电容器和电感器的正确组都充当energy loads：

假设使用完全放电的电容器（0伏）构建了该电路，并且与其并行连接的电压表测量了其电压：

开关关闭后电容器电压会发生什么？尽可能精确地回答，并解释为什么它会做什么。

Suppose this circuit were constructed, using an inductor and an ammeter connected in series with it to measure its current:

开关关闭后电感器电流会发生什么？尽可能精确地回答，并解释为什么它会做什么。

绘制两个电容器电压（E_C）和电容器电流（i_C）随着时间的流逝，随着该电路中的开关关闭。假设电容器以完全无电的状态开始（0伏）：

绘制电感器电压（e）_l）和电感器电流（i_l）随着时间的流逝，随着该电路中的开关关闭：

在自然科学中，有很多很多过程，随着时间的流逝，变量要么生长（变大）或衰变（变小）。通常，这些过程增长或衰减的速率与生长或衰减数量成正比。放射性衰减是一个例子，其中放射性物质的衰减速率与该物质剩余的数量成正比。小细菌培养物的生长是另一个例子，其中生长速率与活细胞的数量成正比。

在衰减率与衰减数量成正比的过程中（例如放射性衰减），表达这种衰减速率的方便方式是在时间上：发生一定百分比的衰减所需的时间。使用放射性物质，衰减速率通常表示为半衰期：完全需要一半物质腐烂的时间：

在RC和LR电路中，衰减时间以略有不同的方式表示。而不是测量以half-lives，我们测量以时间常数，以希腊字母“ tau”（τ）象征。

在一个“时间常数”的价值之后，在RC或LR电路中发生的衰减百分比是多少？如何计算此百分比值？注意：它不是50％，因为“半衰期”，而是一个不同的数字。

绘制此衰减的曲线，绘制点为0、1、2和3时间常数：

假设电容器由电压源充电，然后切换为放电的电阻：

较大的电容值会导致放电速度较慢还是更快的放电？更大的电阻值怎么样？您可能会发现ÖHM的法律方程式有助于回答这两个问题：

现在考虑一个电感器，由当前源“充电”，然后切换为放电的电阻：

较大的电感值会导致放电速度较慢还是更快的放电？更大的电阻值怎么样？您可能会发现ÖHM的法律方程式有助于回答这两个问题：

电容器倾向于反对电压变化，因此它们可能被认为是“临时电压来源”。也就是说，随着时间的流逝，它们倾向于保持恒定的电压，但不能无限期地这样做。电荷的任何运动（电流）将改变电容器的电压。

同样，电感器可能被认为是“临时电流来源”，因为尽管它们倾向于随着时间的流逝而保持电流，但它们不能无限期地这样做。在（完美）电感器中的任何电压施加都将改变经过电流的电流量。

鉴于上述特征，确定什么电阻水平将导致最快的电容电路和电感电路的能量排放。将每个反应性成分（分别为C和L）视为“临时”功率来源，其能量存储会随着时间的流逝而耗尽，请确定每个电路中R的值将导致能量的最快耗尽，使每个源可以通过“工作”最难：”

根据您对此问题的回答，请解释电路电阻（R）如何影响RC和LR电路的时间常数（τ）。

While many students find it easy to understand how the value of R affects the time constant of a resistor-capacitor charging circuit (more R means slower charging; less R means faster charging), the opposite behavior of resistor-inductor circuits (less R means slower charging; more R means faster charging) seems incomprehensible:

电阻器电路电路充电行为可能对学生更有意义，因为他们意识到电阻控制电流的电流，进而直接影响电容器电压的速度可能会升高：

当前（i）与电压\（\ frac {dv} {dt} \）的变化率成正比。由于电流与由电压源驱动的电路成反比，因此电容器充电率必须是。

有助于使电感器充电电路更加明智的一种方法是将串联电压源/电阻组合替换为诺顿等效物（一种平行的电流源/电阻组合：

以这种形式重新分析电路，并尝试解释为什么更多的电阻使电感器充电时间更快，电阻较小，使电感器充电时间较慢。

需要用33μF电容器串联连接电阻的值时间常数（τ）10秒？以五波段精度电阻颜色代码的形式表达答案（公差为 /-0.1％）。

需要用75 MH电感器串联连接电阻的值时间常数（τ）20微秒？以五波段精度电阻颜色代码的形式表达答案（公差为 /-0.25％）。

电子服务技术人员准备在装有一个大电容器的高压电源电路上工作。在该电容器的一边是以下规格：

显然，即使在AC线功率固定（锁定/标记）的情况下，该设备也会构成一定程度的危险。通过直接用螺丝刀或其他金属向端子直接缩短其端子，由于存储电荷的数量，将其排放。需要做的是以适中的速率排放该电容器。

该技术人员意识到，她可以通过与其并联连接电阻（将电阻器与电隔离钳保持电阻器，以避免必须触摸任何一个端子），从而使电容器以任何所需的速率排放。如果她想在15秒内将电容器放电至少1％，她应该使用什么尺寸的电阻器？使用标准的4波段电阻颜色代码（公差= /-10％）表示答案。

此处显示的电路称为relaxation oscillator。它根据电容器充电（随时间）的原理（RC电路）和滞后气体释放灯泡：通过灯泡进行传导所需的电压明显大于灯泡停止进行电流的电压。

在此电路中，霓虹灯以70伏电压电离，当电压降至30伏以下时停止进行电动：

随着时间的推移，该电路通过直流源充电，将电容器的电压随时间绘制。在图表上注意什么时候点亮霓虹灯灯泡：

用电位计替换固定值电阻，以调整霓虹灯的闪烁速率relaxation oscillator电路。连接电位计的方式使旋钮的顺时针旋转使灯闪烁更快：

设计一个带有三位置开关的电路，一个位置为电容器充电，一个位置保持电容器的电压常数，最后一个位置将排放电容器。为充电和放电时间常数提供独立的，可变的调整。

一个间隔计是测量两个事件之间时间间隔的设备。考虑到两个传感器之间的已知距离，这种设备通常用于测量弹丸的速度：

可以使用两条细线作为传感器来构建粗间隔计，这些传感器被弹丸的通过破坏。这两根电线在RC电路中连接：

为了使该电路充当间隔计正常运行，弹丸需要先断裂的线？解释为什么。同样，该仪器中使用的电压表必须具有尽可能高的输入电阻，以获得最佳准确性。解释为什么这也是必要的。

测试后哪个会产生更大的电压指示，快速弹丸或缓慢的弹丸？解释你的答案。

假设我们正在测量最近从冰箱中除去的绝缘盒的内部温度，因为它在其周围的环境空气中加热了：

随着时间的推移，我们看到了盒子的温度，我们看到一条看起来像这样的曲线：

一名工程师接近您，并说她希望您建造一个电路楷模这个热系统。您会考虑为工程师构建哪种电路，以对盒子的温度进行现实的电气类似物？在答案中尽可能具体。

机电继电器是非常有用的设备，但它们具有特质。其中之一是接力线圈充当电感器，将能量存储在其磁场中的事实。

在接下来的电路中，继电器用于将电源切换到大型电动机，同时由轻型的按钮开关控制：

这里的问题是，每次释放按钮开关时，触点都会显着。之所以发生这种情况，是因为电感器将其所有存储的能量释放为开放式触点的高压火花。感应回扣是通常用于描述这种效果的短语，随着时间的流逝，它将过早破坏开关。

电子技术人员了解问题的性质并提出解决方案。通过与继电器线圈并联连接灯泡，现在，线圈的能量在按下按钮开关触点时可以消散更安全的地方：

它没有在开关上储存的能量自身在开关处表现为高压弧，而是在开关打开后短时间内为灯泡提供动力，以无损的方式消散。

但是，灯泡的添加为电路带来了一个新的意外问题。现在，当Pushtton Switch发布时，继电器延迟在脱离后的一秒钟。这会导致电动机的位置ÖverShoot，而不是在应有的情况下停止。

说明为什么在添加灯之前和之后，该电路的LR时间常数发生。

一个electrical testing laboratory has designed and built a high-current ßurge” power supply for testing the effects of large electrical currents on certain types of components. The basic idea is that a bank of capacitors are charged to a high voltage by a DC power source (through a current-limiting resistor to protect the power source from overcurrent damage), then quickly discharged through a switch to the test load:

由于放电电容器产生的瞬态电流的大小，机械开关（按照按钮符号的建议）是不切实际的。相反，一个气隙开关由两个金属球构造，它们之间具有针对针的电极。电离器电极连接到一个简单的电感/开关电路，该电路/开关电路会生成足以产生火花的高压脉冲。在火花中产生的离子空气提供了一条低阻力的路径，从电容器库中的2000伏特可以穿越，从而完成了电容器和测试负载之间的电流电流的电路：

Suppose this surge power supply circuit failed to work after several months of good service. Nothing happens any more when the pushbutton switch is pressed and released. No spark is heard or seen in the air gap, and the test load receives no surge of current.

与电容器库并行放置的电压表（小心！）表示全电压为2035伏，这是正常参数。基于此信息，确定这些内容：

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二您知道的电路中的组件必须处于良好的工作状态。

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二电路中可能不好的组件，并且失败的模式（打开或短路）。