電容(Capacitance )也稱為“電容”,,指給定電位差下的電荷存儲(chǔ)量,,表示為c,國(guó)際單位為法拉(f ),。
一般來(lái)說(shuō),,電荷在電場(chǎng)中受力而移動(dòng)。 導(dǎo)體之間存在介質(zhì)時(shí),,電荷的移動(dòng)受到阻礙,,電荷會(huì)在導(dǎo)體中蓄積,引起電荷的蓄積,。 積累的電荷量稱為電容器,。
電容器是指容納電場(chǎng)的能力,。
靜電場(chǎng)都由許多電容器組成,有靜電場(chǎng)就有電容器,,電容器用靜電場(chǎng)描述,。 認(rèn)為孤立導(dǎo)體與無(wú)限遠(yuǎn)構(gòu)成電容,導(dǎo)體接地與無(wú)限遠(yuǎn)連接,,等效與大地連成一體,。
電容器(或電容器電容)是表示電容器容納電荷的能力的物理量。
電容在物理學(xué)上是一種靜態(tài)電荷存儲(chǔ)介質(zhì),,特點(diǎn)是它有可能永久存在于電荷會(huì)中,,是用途廣泛、電子,、電力領(lǐng)域不可缺少的電子元器件,。 主要用于電源濾波、信號(hào)濾波,、信號(hào)耦合,、諧振、濾波,、補(bǔ)償,、充放電、儲(chǔ)能,、直流隔離等電路,。
電容器的帶電量q相對(duì)于電容器的兩極間的電壓u之比稱為電容器的電容器。 【電容器電壓的關(guān)系,、電容器電壓的計(jì)算公式】
在電路學(xué)中,,被賦予電位差,電容器儲(chǔ)存電荷的能力稱為電容器(capacitance ),,記為c,。
采用國(guó)際單位制,電容器單位為法拉第(farad ),,表示為f,。 天下電工
由于法拉單位太大,常用的電容單位為毫米法(mF ),、微法(F ),、http )//10004.com/(nf )、皮法(pF )
根據(jù)電容器的定義,,以電容器兩極之間的單位電壓儲(chǔ)存的電量稱為電容器,,電容器應(yīng)該是電量與電壓之比,即C=Q/U。
當(dāng)擁有一個(gè)電容器,、一個(gè)庫(kù)侖的電量時(shí),,兩個(gè)階段之間的電壓為1伏,則該電容器的電容為第1 法拉級(jí),,即C=Q/U,。
但是,電容器的大小并不取決于q (帶電量)或u (電壓),。 也就是說(shuō),,電容器的決定式為C=S/4kd。 在此,,是希臘字母,,讀取為epsilon,為常數(shù),。 s為電容板的正對(duì)面積,,d為電容板的距離,k為靜電力常數(shù),。 常見(jiàn)的平行板電容器為c=s/d(為極板間介質(zhì)的介電常數(shù),,s為極板間面積,d為極板間距離) ),。
電容器的充放電計(jì)算公式
電容器充放電時(shí)間的計(jì)算:
電容器充放電時(shí)間的計(jì)算:1.L、元件稱為“慣性元件”,,C即電感中的電流,,電容器兩端的電壓,有一定的“電慣性”,,不能突然變化,。
充放電時(shí)間不僅與l、c的容量有關(guān),,還與充/放電電路中的電阻r有關(guān),。
“1UF電容器的充放電時(shí)間是多久? ”,,不反抗的話,,回答不上來(lái)。
RC電路時(shí)間常數(shù):=RC充電時(shí),,UC=u[1-e^(-t/) ] U為電源電壓放電時(shí),,UC=Uoe^(-t/) uo為放電前的電容器上的電壓RL電路的時(shí)間常數(shù):=L/R LC V1是電容器最終能夠充電或接通電壓值;
Vt是時(shí)刻t電容器上的電壓值,。
:
vt=v0(v1-v0) (1-exp(-t/RC ) )或t=RCln ) ) v1-v0)/) v1-vt ) ]例如,,電壓e的電池通過(guò)r充電到初始值0的電容器c,v 0
進(jìn)而,初始電壓為e的電容器c通過(guò)r放電,,V0=E,、V1=0,因此施加于時(shí)刻t的電容器的電壓為vt=eexp(-t/RC )
另外,,初始值為1/3Vcc的電容器c用r充電,,充電終止值為Vcc,充電到2/3Vcc需要多長(zhǎng)時(shí)間,? V0=Vcc/3,,V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3,,因此t=RCln[(1-1/3) (/(1-2/3) ]=RC Ln2=0.693RC
注:以上exp ()表示以e為底的指數(shù)函數(shù),。 Ln ) )是以e為底的對(duì)數(shù)函數(shù)
3 .給出恒流充放電的一般公式: Vc=I*? t/C .【電容器電壓的關(guān)系,、電容器電壓的計(jì)算公式】
提供另一個(gè)電容器充電的通用公式,。 VC=e(1-e-) (t/r*c ) )。 RC電路充電式VC=e(1-e-) )-(t/R*C ) ) )是e的負(fù)指數(shù)項(xiàng),。 至于延遲使用的電容器應(yīng)該使用什么樣的電容器,,不能一概而論,但具體分析,。 在實(shí)際的電容器上附加有并聯(lián)絕緣電阻,,連接有串聯(lián)引線電感和引線電阻。 還有更復(fù)雜的模式,。 引起吸附效果等,。
e是電壓源的寬度,開(kāi)關(guān)閉合后形成階躍信號(hào),,通過(guò)電阻r對(duì)電容器c進(jìn)行充電,。 e也可以是振幅從0V低電平變化為高電平的寬度的連續(xù)脈沖信號(hào)的高電平的寬度。 電容器兩端電壓Vc隨時(shí)間的變化規(guī)律為充電式VC=e(1-e-) (t/r*c ) ),。
其中,,-(t/r*c )為e的負(fù)指數(shù)項(xiàng),在此無(wú)法表達(dá),,需要特別注意,。 式中的t為時(shí)間變量,小e為自然指數(shù)項(xiàng),。 例如,,當(dāng)t=0時(shí),計(jì)算出e的0次方為1,,Vc為0V,。 遵循電容器兩端電壓不能突變的規(guī)律,。
恒流充放電的通用公式? Vc=I*,? t/C,,它來(lái)自公式: Vc=Q/C=I*t/C。 天下電工
例如,,假設(shè)C=1000uF,,用1A電流寬度的恒流源(即,輸出寬度不隨輸出電壓變化)對(duì)電容器充電或放電時(shí),,由式可知,,電容電壓隨著時(shí)間線性增加或減少,許多三角波或鋸齒波這樣根據(jù)設(shè)定的數(shù)值和公式,,可以計(jì)算出電容器電壓的變化速度為1V/mS,。
這表明在5mS的時(shí)間內(nèi)可以獲得5V的電容電壓變化; 換言之,,已知Vc變化了2V,,可以推測(cè)經(jīng)過(guò)了2mS的時(shí)間。
當(dāng)然,,該關(guān)系式中的c和I也可以是變量或參考量,。 詳情請(qǐng)參考相關(guān)教材。 供參考,。
4 .得到,。 首先,將電容器極板在時(shí)刻t的電荷量設(shè)為q,,極板間的電壓設(shè)為u .根據(jù)電路電壓方程式,,求出u-u=IR(I表示電流),另外求出u=q/C,、I=dq/dt (這里的d表示微分哦),代入后,,求出u-u=IR(I表示電流) 這就是電容器極板上的電荷相對(duì)于時(shí)間t的變化關(guān)系函數(shù),。
順便說(shuō)一下,在電氣工程學(xué)中,,RC經(jīng)常被稱為時(shí)間常數(shù),。
因此,利用u=q/C,,可以立即得到極板電壓隨時(shí)間變化的函數(shù),,u=u【1-e^-t/(RC )。
從得到的公式來(lái)看,,直到時(shí)間t無(wú)限大為止,,極板上的電荷和電壓穩(wěn)定,,充電結(jié)束。
但是,,在實(shí)際問(wèn)題中,,1-e^-t/(RC )很快就會(huì)趨向1,所以經(jīng)過(guò)了很短的時(shí)間后,,電容器的極板之間的電荷和電壓的變化很小,,即使使用靈敏度高的電氣設(shè)備也不會(huì)注意到q和u發(fā)生了微小的變化,因此
通常,電池是指化學(xué)電源中的一次電池,。 實(shí)際上,,電池并不直接儲(chǔ)存電能,而是將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能進(jìn)行儲(chǔ)存,。 釋放能量時(shí),,將化學(xué)能再次轉(zhuǎn)化為電能。 該知識(shí)位于高中化學(xué)教科書中電化學(xué)一章
這里有重要的知識(shí),。 一次電池的放電電壓由電極的材料(類型和濃度)決定,,因此相同電池的電壓特性不超過(guò)材料的限制。 通常,,在材料特性電壓的整數(shù)倍(單一或串聯(lián)電池組),,即化學(xué)能再轉(zhuǎn)換為電能這一步驟中存在瓶頸
例如,鋰電池的電壓為3.0-4.3V,,充滿電時(shí)最高,,放空時(shí)最低。 這是因?yàn)橹须姌O材料不斷消耗,,電極材料反應(yīng)產(chǎn)生電能,,變成其他物質(zhì),電極材料的濃度不斷降低,,自然電壓也隨之降低,。 不管用什么形式充電,只要電池沒(méi)壞,,她的輸出電壓幾乎就在這個(gè)范圍內(nèi)
高中的教科書中沒(méi)有詳細(xì)敘述充電這個(gè)過(guò)程,,但是現(xiàn)在所有的可充電電池實(shí)際上都是利用電能電解電極材料的反應(yīng)生成物,然后再回到電極材料中,。 提高充電電壓只會(huì)加快這種反應(yīng),,通常電池的特性不會(huì)發(fā)生通常損失以外的變化。 放電電壓也沒(méi)什么變化,。 在極少數(shù)情況下,,充電電壓超過(guò)電池的耐受極限后,,電池會(huì)變成三星.
當(dāng)然,蓄電設(shè)備還有其他原理,。 直接儲(chǔ)存電能的器件,,無(wú)論儲(chǔ)存多少高電壓,都可以加入電容般的——電壓,,在放電的前一半幾乎可以達(dá)到蓄電時(shí)的電壓,。 限制電容蓄電電壓的是擊穿電壓和漏電流。
零輸響應(yīng)是指電路切換后電路無(wú)外接電源,,此時(shí)電路主要是儲(chǔ)能元件的放電過(guò)程,。
零態(tài)響應(yīng)是指換路后電路中儲(chǔ)能元件的初始儲(chǔ)能為零,在這種情況下,,電路主要是儲(chǔ)能元件的充電過(guò)程,。 所有響應(yīng)可以視為上述兩種響應(yīng)的疊加。
在電路剛起動(dòng)后,,由于施加于蓄電容量電壓為零(低),,所以此時(shí)的充電電流大,此時(shí)的振蕩電路的動(dòng)作電流也大,; 之后,,蓄電容量的電壓迅速上升,充電電流,、振蕩電路的動(dòng)作電流也減少,變得穩(wěn)定,。
如果不進(jìn)行連續(xù)放電,,電路可以連續(xù)工作。 連續(xù)放電時(shí),,蓄電容量的電壓一直處于低電壓狀態(tài),,電路的工作電流經(jīng)常處于大電流狀態(tài),,電路容易損壞。 因?yàn)殡娮域?qū)蚊相機(jī)中的電路體積小,,工作正常,,不是連續(xù)放電,設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有按照大電流工作的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),。
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