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【可调】电容.改变的那一瞬间发生了什么

已有 7021 次阅读 2012-7-23 00:27 |个人分类:课件|系统分类:教学心得| 电容, 课件, 交互

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[flash]http://www.swfcabin.com/swf-files/1342968172.swf[/flash]

      本次课件实现的功能有:
      1.改变电阻、电容时,不会出现暂停。
      2.由于电流有正负,所以电路图中指示电流方向的闪烁箭头不需要反向。
      3.由于改变电容时的放电现象有可能使电源电流为负,所以电容负极板节点增加红色模块表示电压大小为负。
      4.函数图像出现后,将鼠标靠近曲线时,中间会出现一根双向箭头直线指向曲线上的点,右边会显示该点的电压、电流、时间、电阻、电容。
 
 
 
    上个动画虽然花了我很多精力,不过缺点还是很明显的,由于使用三要素法计算电压,每次改变电路状态都需要暂停,而且还无法反映改变电容所造成的影响,所以新做了一个。方程不知道C的表达式是无法求解的,所以只能把d换成Δ。
 
    $\frac{10-U_C}{R_1}=\frac{U_c}{R_2}+\frac{d(C U_C)}{dt}=\frac{U_C}{R_2}+\frac{C' U'_C-C U_C}{\Delta t}$
    整理以后得到:
 
    $U'_C=\frac{C U_C}{C'}+\frac{1}{C'}(\frac{10}{R_1}-\frac{U_C}{R_1}-\frac{U_C}{R_2})\Delta t$
 
      直接设定好数组,进行迭代就行了。CUC为前一组数据,C',U'C为下一组数据。Δt越小越好,通过调试发现,C100-1000μF范围内变化时,Δt必须小于0.05s
 
   
Δt=0.15s时,改变电容画出的曲线误差很大,没有电感,应该不会出现震荡的。
 
   
Δt=0.1s时,改变电容画出的曲线仍然出现误差,电流在电容放电过程中不可能为正。
 
      Δt=0.05s时,电容从1000μF变至100μF,画出的曲线没有出现震荡。电压源只有10V,如果将电路中的一个处于8.333V状态下充满电的1000μF的电容在0.05s之内调小至100μF,电路中等效电阻约1kΩ时,电压最高可达到83V,电流最高可达到近90A,使电压源反向充电约0.15s
 
    $U'_C=\frac{C U_C}{C'}+\frac{1}{C'}(\frac{10}{R_1}-\frac{U-C}{R_1}-\frac{U_C}{R_2})\Delta t$
      巨大电压的原因是公式中UC前的参数C/C'引起的,电容从1000μF变至100μFC/C'=10,所以电压约扩大10倍。如果在改变电容的同时增加电阻的大小,能延长放电时间,造成更大的破坏。
 
ts
UCV
ICmA
R1kΩ)
R2kΩ)
C(μF
7.70
8.333
0.001
1
5
1000
7.75
83.328
-89.993
1
5
100
7.80
38.331
-35.997
1
5
100
7.85
20.332
-14.399
1
5
100
7.90
13.133
-5.76
1
5
100
7.95
10.253
-2.304
1
5
100
8.00
9.101
-0.922
1
5
100
8.05
8.641
-0.369
1
5
100
 
   
变小电容时,电压会在上方超出量程,第一次没有增大电阻,第二次将R1增大5倍,衰减曲线明显变缓。
 
   
变小电容时,电流会在下方超出量程,第一次没有增大电阻,第二次将R1增大5倍,衰减曲线明显变缓。
 
ts
UCV
ICmA
R1kΩ)
R2kΩ)
C(μF
19.45
8.333
0.001
1
5
1000
19.50
82.662
-31.065
5
5
100
19.55
67.13
-24.852
5
5
100
19.60
54.704
-19.882
5
5
100
19.65
44.763
-15.905
5
5
100
19.70
36.811
-12.724
5
5
100
19.75
30.448
-10.179
5
5
100
19.80
25.359
-8.144
5
5
100
19.85
21.287
-6.515
5
5
100
19.90
18.03
-5.212
5
5
100
19.95
15.424
-4.169
5
5
100
20.00
13.339
-3.336
5
5
100
20.05
11.671
-2.668
5
5
100
20.10
10.337
-2.135
5
5
100
20.15
9.27
-1.708
5
5
100
 
    当然,这些数据受限于我的Δt=0.05s,Δt越小,得到的曲线越精确。电容改变的时间也有影响,慢慢的将电容从1000μF变至100μF,不会有这么剧烈的变化。
 
      还有一点,我的程序1s只能取10个数据,Δt=0.1s时,显示的时间将与现实时间相符合;Δt=0.05s时,显示的时间将为现实时间的一半,对数据的计算结果的影响就是你花1s完成的操作,程序会认为你是在0.5s内完成的。从点击暂停开始到点击继续之间完成的操作程序会认为是在0.05s内完成的。
 
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  背景音乐为英雄无敌3中亡灵城堡的主题音乐,纪念7.23
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右键保存或打开。如果没有flash player,下载后拖到网页浏览器里可以看,不过要点击地址栏下面出现的黄条允许阻止的内容。
 


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