短路=没有电源?


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现在,我想构建东西,并且我对学习东西真的很感兴趣(请考虑从头开始)。
所以,我阅读完所有的这个网站,并在下面一行这篇文章让我抓我的头一段时间:

[关于电路的额定功率]
同样,如果我们处于短路状态,则存在电流,但不存在电压V = 0,因此0 x I = 0,因此电路内耗散的功率再次为0。

我非常确定,将其连接到电池的两端时,您可以融化它们。不是我自己尝试,而是用金属线触摸AAA电池的两端都会产生火花和热量。在短路情况下电路内没有功率损耗真的正确吗?

另外,我记得如果电路两端之间没有电压降,电路中就不会有电子流过。然后,我引用的那行是不是有点矛盾?


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短路会消耗零功率,但是跨12V汽车电池连接的1毫欧导线并不是短路,它会发光并融化。
安迪(aka Andy)'18

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您引用的陈述颇具误导性。短路本身不会消耗任何功率,但肯定会消耗掉电池的内部电阻,而电池的内部电阻是电路的一部分。
Finbarr

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除非它是“低温超导体”,否则所有东西都具有电阻..所有东西..电池,电容器,电感器,晶体管。如果不是导体,则它是一种具有串联和并联电阻的电介质
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75,2018年

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@finbarr和电线中。房屋布线可能为12AWG,但20A断路器的额定值为10kA。
哈珀-恢复莫妮卡

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根据Wikipedia的@Alexander,超导体可以在没有电压的情况下维持电流,因此我不会像这种情况那样假设功耗。对于施加的电压,看起来超导体刚刚停止具有0电阻: “超导中还有另一个重要概念:临界电流的概念。这是特定的超导体可以承受而不会变成电阻的最大电流(密度)。”
Maciej Piechotka '18

Answers:


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你不应该对你的教授这么刻薄。

EE新手遇到的许多困惑是我们在教学过程中谈论理论IDEAL电路。在理想的电路中,事物的行为通常与您对事物实际工作方式的直观和实验性观念相抵触。

诸如短路,变压器,二极管之类的东西,以及我们与之合作的几乎所有其他东西,在我们尝试使用它们的范围内,都有理想的模型来描述和理解它们。现实要复杂得多,要完全定义,即使不是不可能,也要困难得多。

因此,“短路”的定义实际上是“理想组件”。它是零电阻的电阻,即。即,电池的力将在没有反作用力的情况下通过它作用。一无所获,您无需做任何工作,也不会消耗任何功率。0Ω

当然,在现实生活中,用于使电池短路的电线的电阻很小。电池本身也有一些内阻。由于两者均很小,因此合成电流非常大。这意味着电线中会耗散大量电力,电池中会耗散大量电力,物体很快就会变热。

就像我说的那样,不要对你的教授这么刻薄。许多EE接受了表面价值的理想,同时意识到现实是完全不同的。理想的模型为我们提供了一个工作的基点,使我们能够从设计的角度出发,以精确的工作水平设计事物,而不会迷失在现实世界的混乱之中。

但是,我们始终必须谨记,理想是神话。


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好答案。从化学角度来看,实际上是在使正极和负极的化学物质自由反应。由于选择这些化学物质的原因是它们具有强大的反应能量(除其他事项外),让这种运行会很快产生热量并破坏电池,并可能破坏周围的容器,物品,人,建筑物...其严重性仅取决于大小的电池。
斯蒂安·伊特维克'18

3
在实际工程中,有一半的人知道什么时候简单的组件模型会崩溃,以及何时(至少有95%以上)情况足以使它们有用。在大多数情况下,大多数情况下,可以将实用电阻建模为理论电阻,其结果大致相同,但有时杂散电容,串联电感,温度系数,容差,电压击穿或其他一些类似的东西开始出现。真正重要的是,艺术界知道什么时候真实事物的物理学可能会塞满你。
丹·米尔斯

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我实际上希望课程在这一点上花点时间讨论真正的硬件。这是指出我们的模型不能捕获所有效果的理想场所。尽管您可能会觉得这很糊涂,但我可以断然地说您并不孤单。如果您在此站点停留了足够长的时间,就会发现无数新的EE,它们被病理构造中理想组件的行为所迷惑(例如涉及短裤的组件)。
Cort Ammon-恢复莫妮卡

我觉得教授的说法比您在这里所说的“错误得多”。如果我们要允许理想化,则是无限的,而0 * 不是0,而是不确定的形式。
R.,

@R ..是的..过度思考理论是一个错误。它会让你生气。这个例子已经很糟糕了,变压器理论肯定会带您过关。
Trevor_G

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甚至用金属线接触AAA电池的两端也会产生火花和热量

要分析此电路,您必须同时考虑电池的内部电阻和导线的实际电阻。

由于真实电线的电阻为非零,因此确实会有一些功率传递到电线并转化为热量。

而且,由于真正的电池具有内部电阻,因此某些功率会转换为电池内部的热量,这对电池没有任何好处,并可能损坏电池。


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该声明(来自网站)仅在理论上是正确的,因为实际上不存在0欧姆短路这样的问题。所有电线都有一定的电阻,电池本身也有内部电阻。您的教授确实是正确的-如果有电流流过,那么会有一个电压降,尽管它可能很小。

实际上,一种测量电路中电流的方法是与负载串联一个通常为0.01欧姆的小校准电阻(称为分流电阻),并测量分流器的电压降(通常以毫伏为单位)。


6

仅当电阻为零时,短路的零电压才是正确的。那是理论上的陈述。

实际上(至少对于我们来说,在室温下)总会存在一些电阻,因此短路会产生一定的电压,从而产生一定的功率。


您的意思是说,当理论上电阻为零时,电路两端的电位将立即“相互抵消”?
qreon

1
零电阻是当您具有超导性时。我在那方面没有知识。(您可能需要进行物理堆栈交换:-)
Oldfart,

@qreon:如果您可以“立即”减小电路两端之间的电阻,那么可以,“电路两端的电位会立即相互抵消”!
吉尔

4

考虑下面的理想电路(a)。电路中流过2 A电流。它从A到B,通过电阻器到C,然后回到D,再通过电压源到A,完成电路。

现在,AB导线中的压降是多少,那里消耗了多少功率?那是一条理想的电线,因此其电阻为零,因此电压降和功率也为零。不管有2 A电流流过。理想的电线短路,这就像您的老师说的那样,不耗电。

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

V2 / [R210 V / 0 Ω[R2[R20V2[R2=

显然,还有一个压降,因为电路周围的净电压必须为零。非零电压乘以无限电流会提供无限功率。这与(a)不同,因为这里整个电压源都短路了。

原理图

模拟该电路


3

当多个电阻元件串联连接并由电压源驱动时,总功率将与总电阻成反比(准确地说,它是电压的平方除以电阻),但是接收到的功率的一部分每个电阻元件都将与其电阻成正比。

如果有人将电阻为1欧姆的电线与电阻为99欧姆的灯泡串联连接,并且用100伏电源驱动该组合,则总功率将为100平方伏特除以100欧姆总电阻,即100瓦。在该功率中,有99%将消散在灯泡中,而1%将消散在电线中。

如果灯泡的电阻下降到0.001欧姆,那么耗散的总功率将是100伏的平方除以1.001欧姆的总电阻,即9,9990瓦。在该功率中,约0.1%(10瓦)会散布在短路的灯泡中,而99.9%(9980瓦)会散布在电线中。请注意,如果灯泡的电阻等于电线的电阻,则会发生最大功率消耗。在这种情况下,电线和灯泡之间将平均分配5,000瓦(每个接收2500瓦)。


2

这似乎是基于这样的假设:即使在理想化条件下,流经电路的电流仍然是有限的,因此V = IR意味着V = 0。

现实世界中一个更合理的模型是电压保持非零。因此,在零电阻的理想情况下,您将拥有无限的电流。功率P = IV同样将是无限的。

您的问题使我感到好奇,所以我发表了自己的问题。我想,尼克·阿列克谢耶夫(Nick Alexeev)的评论基本上回答了您的问题-您正在阅读的短路模型旨在为更多良性电路建模,而不是熔化的电路。


“幂P = IV同样将是无限的。” -如果电流是无限的,那么电压将是无限的;无限*无限小是不确定的结果:它可以是任何东西,但是无限幂并不是真正的现实结果。
Jules

1
@Jules:与零功率相比,无限功率是OP观察到的现象的更好近似,即能量的快速释放。

1
如果我们使用理想的组件,则电池可提供12V的电压。因此,电流为12V /0Ω=±∞安培,功率同样为±∞瓦特。这有点愚蠢,尤其是±部分。微积分使用限制来避免无穷小。如果将短路定义为电阻接近0的短路,则功率也会无限制地增加(直到组件不再类似于理想组件为止)。
gmatht
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