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电容器充电和放电的原理是什么啊 该如何理解
更新时间:2020-01-28

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  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。

  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。

  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。

  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。

  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:

  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。

  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:

  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。

  1、充电:两个互相平行靠近的金属极板(电容器),当两极板分别连接电池的正负极时,电源开始对电容器充电,极板上电荷越来越多,极板电压也不断上升,直到极板电压等于电池电压。如果你用电压表测量极板两端电压,你会发现,电压表指示值一直不停上升。

  2、放电:电容器充满电后,你把一只小灯泡接在两极板,电容器开始对灯泡放电,并可能点亮灯泡,随着电容器不断放电,极板电荷越来越少,极板电压越来越低,灯泡也越来越暗,直到完全熄灭,电容器内的电荷放完了。

  3、简单来说,电容器充电、放电过程可以用水池蓄水、放水打比方。电容器充电,电流流入电容器 电容器两端电压上升 电荷被储存在电容器中; 水池蓄水 水流流入水桶,水桶中的水位上升,水被储存在水桶中。电容器放电,电流流出电容器,电容器两端电压下降 电容器中电荷被释放;水池放水 水流流出水桶,水桶中的水位下降,水桶中的水被放出。

  1、定义:是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。当在两金属电极间加上电压时,电极上就会存储电荷,所以电容器是储能元件。任何两个彼此绝缘又相距很近的导体,组成一个电容器。平行板电容器由电容器的极板和电介质组成 。

  2)在充电和放电过程中,两极板上的电荷有积累过程,也即电压有建立过程,因此,电容器上的电压不能突变。

  3)电容器的充电:两板分别带等量异种电荷,每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量。

  4)电容器的放电:电容器两极正负电荷通过导线中和。在放电过程中导线上有短暂的电流产生。

  3、电容器的容抗与频率、容量之间成反比。即分析容抗大小时就得联系信号的频率高低、容量大小。

  电容器刚接入电路(本来不带电),开关闭合,充电,一会儿后由不带电量变得带电。

  断开后不与外界接触,电量不变,但是一会儿后,电量总会减少,相当于放电;本来带电,接入回路,放电,电量变少。

  一般情况下,电容器相当于断路。考虑到电流情况,直流一定是断路(无论电流大小);低频交流也是断路,只有高频交流才是通路,不考虑电流大小。

  充电:由于电源正负极有电势差,所以电荷在电场力的作用下定向移动向电容器的极板充电,随着所充电荷的增加,合电场减小,充电电流减小,磁场能减小,电场能增加……

  直流电源的开关合上,给电容充电;断开开关,电容必须接入放电电阻方可放电,否则也不能放电。接入交流电路的电容器相当于通路,接入直流电路中相当于断路。

  在一般的电子电路中,常用电容器来实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移以及波形变换等,这些作用都是其充电和放电功能的演变。

  展开全部电容器充电原理: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等于电源电压时电荷停止移动,电流等于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。当开关闭合时,电容器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。

  电容器放电原理: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。

  展开全部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,见图.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,


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