Kondensator direkt mit Batterie verbunden

Dies mag eine dumme / Anfängerfrage sein, aber ich habe Probleme zu verstehen, was genau passiert, wenn wir einen echten Kondensator direkt mit einer Batterie verbinden.

Nach meinem Verständnis wird theoretisch der Kondensator sofort aufgeladen, wenn ein ungeladener Kondensator direkt an eine Batterie mit beispielsweise 9 Volt angeschlossen wird, und seine Spannung wird ebenfalls 9 V. Dies geschieht, weil zwischen dem Kondensator und der Batterie kein Widerstand besteht, sodass die zeitliche Änderung des Stroms unendlich ist. Dies gilt natürlich, wenn es um ideale Komponenten und unrealistische Schaltungen geht.

Ich dachte, dass es im wirklichen Leben Funken, beschädigte Komponenten, Explosionen oder was auch immer verursachen würde. Ich habe jedoch einige Videos gesehen und die Leute verbinden Batterien normalerweise direkt mit Kondensatoren. Außerdem ist der Strom, der von der Batterie zum Kondensator fließt, irgendwie von geringer Größe, da es einige Zeit dauert, bis der Kondensator die gleiche Spannung wie die Batterie hat.

Ich würde gerne wissen, warum das passiert, danke.

Dies ist ein Beispiel für die Schaltung, über die ich gesprochen habe:

Sowohl die Batterie als auch der Kondensator haben einen Innenwiderstand.

Ihr Kondensator sieht innen ein bisschen so aus:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Natürlich kenne ich Ihren Kondensator nicht, daher kenne ich den genauen Innenwiderstand nicht, aber 3 Ohm sind eine hinreichende Annäherung.

Das gleiche passiert in Ihrer Batterie, also tun Sie dies tatsächlich:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Jetzt ist der Strom für eine winzige Zeit maximal, aber er beträgt nur etwa 0,9 A.

Wenn Sie einen Kondensator auf eine solche Batterie setzen, werden Sie natürlich keinen guten Kontakt herstellen, sodass auch dort ein zusätzlicher Widerstand vorhanden ist, sodass er möglicherweise sogar 0,7 A beträgt.

Der Grund, warum es jetzt einige Zeit dauert, ist, dass beim Laden des Kondensators die Spannung an den Widerständen abnimmt, sodass auch der Strom abnimmt, sodass die Spannung am Kondensator langsamer ansteigt und so weiter und so fort, also tatsächlich Nähern Sie sich der Batteriespannung immer langsamer.

Je größer die Widerstände oder Kondensatoren sind, desto länger dauert es.

Der Moment bei 67% kann mit R * C berechnet werden.

Im Beispiel also: t (67%) = R * C = 10 * 220u = 2,2 ms.

Wenn der Kondensator jedoch 22000 uF (= 22 mF) beträgt, beträgt die sogenannte RC-Zeit 220 ms oder 0,22 s, damit er mit einem Gesamtwiderstand von 10 Ohm aufgeladen werden kann. Bei einem Kondensator dieser Größe kann der Widerstand jedoch auch etwas höher sein, sodass er noch langsamer wird.

Und dann ist es nur bei 67%. Die nächsten 30% werden viel länger dauern.

Notiz bearbeiten; erhöhte den 9V-Fledermauswiderstand gemäß Nicks Kommentar.

Echte Batterien und Kondensatoren haben einen Innenwiderstand, der den Strom reduziert, der den Kondensator auflädt. Dies verhindert den Tod und die Zerstörung, die Sie erwartet haben. :-)

In jedem Fall ist es schwer zu sehen, dass ein Funke mit 9 Volt erzeugt wird ...

Zusätzlich zu Asmyldofs hilfreicher Antwort ist anzumerken, dass selbst wenn alle Leiter mit Nullwiderstand supraleitend wären, der Anfangsstrom nicht unendlich wäre und der Strom auf Null abfallen würde .

Warum nicht unendlichen Strom? Da es eine Stromschleife gibt, hat die Schaltung eine gewisse Induktivität. Der Strom steigt also zunächst mit einer Rate von Vbatt / L. Die Spannung über dem Kondensator schießt an Vbatt vorbei auf fast das Doppelte dieses Wertes und kehrt sich dann um, was eine gedämpfte Sinuskurve ergibt, die bei Vbatt zentriert ist.

Warum gedämpft? Wir erzeugen ein zeitlich veränderliches Magnetfeld. So entsteht eine elektromagnetische (Funk-) Welle. Die Leistung im abgestrahlten Feld führt dazu, dass die Stromschwingung nachlässt.

Wie Sie sagen, können wir nur in der "Theorie" "ideale" Ergebnisse erzielen.
Mit realistischen Stromquellen und Kondensatoren erhält man nicht ideale Ergebnisse. Dies liegt daran, dass reale Komponenten "zusätzlichen" Widerstand, Induktivität und Kapazität haben.
Obwohl man niemals ideale Ergebnisse erzielen kann, können wir Ergebnisse "nahe" am Ideal erzielen, indem wir die "zusätzlichen" Komponenten so klein wie möglich halten.
In Ihrem speziellen Fall gab es keine "dramatischen Auswirkungen", da die Batterie und der Kondensator einen Innenwiderstand haben . Daher wird der Kondensator nicht sofort auf die Batteriespannung aufgeladen. Es wird "langsam" auf "normal" aufgeladen.
Zusammenfassend ist der Grund, warum Kondensatoren Zeit zum Aufladen benötigen, der Innenwiderstand .