电容器充放电的原理 电容充放电原理是什么?
电容器充电原理
当电容器与直流电压源相连时,电容器就会被充电,如图 1 所示。图 1a) 中的电容器未被充电,所以极板A和极板B上具有等量的自由电子。
当开关闭合后,如图 1b) 所示,电源将自由电子从极板 A 通过电路搬迁到极板 B 处,如图中箭头所示。当极板 A 失去电子,极板 B 获得电子后,极板 A 相对于极板 B 的极性就是正的,这一充电过程持续进行,直到极板上创建的电压迅速达到电压源的电压值 Vs,但两者极性彼此相反,如图 1c) 所示。当电容器充电完成后,电路中就不再有电流了。
电容器可以阻断恒定的直流电。把已充满电的电容器从电路中被断开,如图 1d) 所示,根据电容器漏电电阻的大小,电荷就可以保存在电容器中很长一段时间。电解电容器上的电荷一般比其他类型的电容器泄漏更快。
电容器放电原理
若将导线连接至已经充满电的电容器两端,如图 2 所示,电容器就会被放电。在这种情况下,当在电容器两端接通一个具有低电阻的通路时。在开关闭合之前,电容器充电到的电压是 50V,如图 2a) 所示。
一旦开关闭合,如图 2b) 所示,极板 B 多佘的电荷就通过电路移动到极板 A 处(如箭头所指),结果是电流流经了阻值很低的导线,电容器存储的能量被导线消耗掉。当自由电子在两块极板上再次等量的时候,电荷被中和了。这时候,电容器两端的电压等于 0,电容器被完全放电,如图 2c) 所示。
拓展资料
电容器的充电和放电
电容器的充电和放电过程是非线性的,充电电流和放电电流都不是一个恒定值,而是逐渐变小。对于电压而言,电压变化的速率也会逐渐变小。此外,时间常数只是一个时间间隔,它并不代表电容完全充电或放电所需要的时间。实际上,电容经过 5 个时间常数才可以完全充电或者放电。
指数曲线可以用数学公式来精确计算,下列给出了瞬时电压和电流呈指数级增大或衰减时对应的一般公式:
其中,VF 和 IF 是电压和电流最终的值,Vi 和 Ii 是初始电压和初始电流的值。小写的斜体字 v 和 i 是电容器电压和电流在时间 t 的瞬时值,e 是自然对数的底数。
从零开始充电
下式给出了图 1a) 中电压值从 0V 呈指数级增大的曲线表达式,借助上述的一般表达式,其推导过程如下:
提出公共因子 VF,得到(公式一):
若电容器的初始状态未充电,利用公式一可以计算电容器在任何时刻的充电电压值。不仅如此,将 v 用 i 代替,VF 用 IF 代替,公式一就可以计算充电的电流值。
放电至零
如图 1b) 所示,电压值呈指数级衰减,直至为 0V,即 VF = 0 ,指数衰减曲线的表达式也可以从通用表达式中推导得到:
简化得到:
其中,Vi 是电容器放电时的起始电压值。利用此式可以计算任何时刻放电的电压值。指数项 -t/RC 也可以写成 -t/τ。
参考链接 百度百科 电容器
还不懂电容充放电?30秒带你了解电容充放电原理
电容器充放电的原理是:
当电容器接通电源以后,在电场力的作用下,与电源正极相接电容器极板的 自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下,正极由于失去负电荷而带正电,负极由于获得负电荷而带负电,正,负极板所带电荷大小相等,符号相反。电荷定向移动形成电流,由于同性电荷的排斥作用,所以开始电流最大,以后逐渐减小。在电 荷移动过程中,电容器极板储存的电荷不断增加,电容器两极板间电压 Uc 等于电源电压 U 时电荷停止移动,电流 I=0,开关闭合,通过导线的连接作用,电容器正负极板电荷中和掉。当 K 闭合时,电容器C正极正电荷可以移动负极上中和掉,负极负电荷也可以移到正极中和掉,电荷逐渐减少,表现电流减小,电压也逐渐减小为零。
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假设一个电容有上下两极板,上极板与正极相连,下极板与负极相连,与电源相连后,两极板间就要形成电势差,而且和电源两极电势差相等,所以上极板带正电,下极板带负电,这样两极间才能形成电势差。而正电荷不会移动,只有负电荷----电子会移动,所以上极板的电子沿导线,经电源正极-负极移动到下极板,这样两极板就会带异种电荷。随着电子的移动,两极板所带电荷越来越多,电压也就越来越大,直到和电源电势差相等,就充满电了。
断开电源后,所带电荷不会消失,也不会中和(毕竟两极板间是绝缘的,正负电荷只能相互吸引,而不能结合在一起),这样,电势差就一直存在,直到你要放电,将两极板用导线一连,电子就会沿导线从下极板移动到上极板,电势差就消失了。
电场吗。。。只要接上电源,电路里就有电场,要不电子怎么会移动。记住一点,用导线连接的点都等势,一开始,上极板要和电源正极等势,下极板要和负极等势,电势差不为零,就形成电场,电子移动,而此时两极板是通过导线连的,电子就通过导线移动。
电容(Capacitor)是第二种最常用的元件.电容的主要物理特征是储存电荷.由于电荷的储存意味着能的储存,因此也可说电容器是一个储能元件,确切的说是储存电能.两个平行的金属板即构成一个电容器.电容也有多种多样,它包括固定电容,可变电容,电解电容,瓷片电容,云母电容,涤纶电容,钽电容等,其中钽电容特别稳定.电容有固定电容和可变电容之分.固定电容在电路中常常用来做为耦合,滤波,积分,微分,与电阻一起构成RC充放电电路,与电感一起构成LC振荡电路等.可变电容由于其容量在一定范围内可以任意改变,所以当它和电感一起构成LC回路时,回路的谐振频率就会随着可变电容器容量的变化而变化.一般接受机电路就是利用这样一个原理来改变接收机的接收频率的.
所谓电容,就是容纳和释放电荷的电子元器件.电容的基本工作原理就是充电放电,
当然还有整流、振荡以及其它的作用.另外电容的结构非常简单,主要由两块正负电极和
夹在中间的绝缘介质组成,所以电容类型主要是由电极和绝缘介质决定的.电容的用途非常多,主要有如下几种:
1.隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过.
2.旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路.
3.耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路
4.滤波:这个对DIY而言很重要,显卡上的电容基本都是这个作用.
5.温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性.
6.计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数.
7.调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机.
8.整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件.
9.储能:储存电能,用于必须要的时候释放.例如相机闪光灯,加热设备等等.(如今某些电容的储能水平已经接近锂电池的水准,一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天.
电容第二讲
原作者:The Engineering Mindset侵删~