Corrientes en circuitos

Sé cómo encontrar las corrientes como funciones del tiempo cuando tengo varios circuitos que involucran inductores, resistencias y capacitores. Como por ejemplo, si tengo el siguiente circuito:ingrese la descripción de la imagen aquí

Entonces tengo 4 corrientes para analizar. Usando las leyes de Kirchoff, puedo obtener 4 ecuaciones, dos con derivadas temporales gracias a los inductores. Como hay 4 ecuaciones y 4 funciones, obtengo un sistema de ecuaciones diferenciales, que puedo o no ser capaz de resolver usando varios métodos.

Sin embargo, ahora me he encontrado con muchos problemas diferentes en los que se supone que solo debes encontrar las corrientes "inmediatamente después de cerrar S" y "mucho tiempo después de cerrar S". Parece que este enfoque que estoy usando es bastante complejo y que hay una mejor manera.

Lo que he tratado de hacer es sustituir algo que sé que es cierto del circuito inmediatamente después de cerrar S y un rato después de cerrar S. Sin embargo, realmente no puedo encontrar nada que crea que es obvio. Después de mucho tiempo, por lo general ayuda suponer que d i d t 0 para la mayoría de las corrientes. Aunque esta suposición se basa en que el circuito alcanza algún tipo de estado de equilibrio asintóticamente, no creo que pueda sustituir nada con un argumento más fuerte a menos que realmente resuelva las ecuaciones diferenciales.

Sin embargo, realmente no puedo averiguar qué sustituir para conocer las corrientes en el momento t = 0 . Es difícil porque parece que necesitas saber qué d i d t Me senté t = 0 , pero no veo cómo puedes averiguarlo. Tenga en cuenta que he tratado de encontrar una explicación en las respuestas proporcionadas, pero no muestran cómo se resuelve el problema. En realidad, he intentado buscar esto en todas partes, y realmente no puedo encontrar ningún recurso donde expliquen cómo debes pensar.

Otro ejemplo de un problema en el que se supone que debemos hacer algo similar es:ingrese la descripción de la imagen aquí

En este caso, después de mucho tiempo, probablemente pueda asumir que la corriente en los capacitores es 0 , lo que significa que el voltaje sobre las resistencias en serie con ellas es 0 . Sin embargo, ¿qué sucede inmediatamente después de cerrar el circuito?

Básicamente, parece que no hay una manera fácil de pensar que funcione para la mayoría de los circuitos. Por lo tanto, para resumir mis preguntas:

  1. En la primera imagen, ¿cómo haces para encontrar las corrientes en t = 0 ?
  2. En la segunda imagen, ¿cómo puedes encontrar las corrientes en t = 0 ?
  3. Sin embargo, lo más importante: ¿hay algún tipo de forma general de resolver estos problemas? ¿Cómo deberías pensar? ¿Hay alguna regla básica que pueda verificar cuando se topa con un problema como este, para encontrar las corrientes "inicial" y "larga duración"?

Respuestas (1)

Encender y pensar en el d / d t propiedades de C y L significa que la resistencia de una inductancia es básicamente infinita y la de una capacitancia es cero. Durante mucho tiempo ocurre exactamente lo contrario. En ambos casos solo hay que resolver un sencillo circuito de resistencias. En el primer caso, abre el diagrama del circuito en cada bobina y reemplaza cada capacitor por solo un cable. En el segundo caso al revés.

¡Ah, entiendo! Para el condensador, la carga inicial es 0 , que supongo que es la razón por la que es como un cable en t = 0 (porque V = q / C ). Sin embargo, no entiendo por qué una inductancia "actúa" como una resistencia de resistencia infinita. Quiero decir d i / d t no puede ser infinito, porque eso no sería consistente con la segunda ley de Kirchoff. ¿En qué suposición se basa entonces?
Ahora que lo pienso, ¿es realmente obvio que el capacitor es como un cable en t = 0 solo porque el cargo es 0 ? Quiero decir técnicamente, dado que se supone que los cables tienen resistencia cero, ¿no podría ser posible que la carga se reorganice "infinitamente rápido", lo que significa que la carga inicial no sería 0 ? Como si conectas un condensador directamente a una batería.
@Max Para el capacitor que tienes i = C d tu / d t . Si está de acuerdo con esta fórmula para el capacitor ideal, está claro que si enciende el voltaje (pendiente infinita) obtiene una corriente infinita. Esto es independiente de la carga ya presente en el condensador. No es necesario que sea cero. Para "encender", por lo tanto, el condensador es como un cortocircuito.
@Max Y nuevamente es lo contrario para la inductancia. Con tu = L d i / d t ves que un salto en la corriente daría como resultado un voltaje infinito. Entonces, la corriente en un inductor no es discontinua. Como es cero al principio, permanecerá así por primera vez.
@Max Usas esto, por ejemplo, en "filtros pi lc". De manera simplificada, podría decir: el capacitor filtra el ruido de voltaje, el inductor filtra el ruido de corriente.