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电容充放电原理(lǐ)

  电(diàn)容是一种以(yǐ)电(diàn)场形式储存(cún)能(néng)量的无源器件。在有(yǒu)需要的时候,电容能够(gòu)把储(chǔ)存的能量释出至电路(lù)。电容(róng)由两块导电的平行板构成,在板之间(jiān)填充(chōng)上绝(jué)缘物(wù)质(zhì)或介电物(wù)质。图1和(hé)图2分别是(shì)电(diàn)容的基本结构和符(fú)号。

  当电(diàn)容(róng)连接(jiē)到一(yī)电源是直流电 (DC) 的电(diàn)路时(shí),在特定的情(qíng)况下,有两个过(guò)程会发生,分别是电(diàn)容的 “充(chōng)电(diàn)” 和 “放电”。

  若电(diàn)容与直流(liú)电源相接,见图3,电(diàn)路中有(yǒu)电流流通。两块板会分别获得数量相等(děng)的(de)相反(fǎn)电荷,此时电容正在充电(diàn),其(qí)两端(duān)的(de)电位差vc逐渐增大(dà)。一旦(dàn)电容(róng)两端电压vc增大至与电(diàn)源电压V相等时,vc = V,电容充电完毕,电路(lù)中(zhōng)再没有电流流动(dòng),而(ér)电容的充电过程完成。

  由于电容充电过程完(wán)成后,就没(méi)有电流流过电容器(qì),所以在直流电路中(zhōng),电容可等效为开路或(huò)R = ∞,电容上的电压vc不能突变。

  当切(qiē)断电容和(hé)电源(yuán)的连接(jiē)后,电容通过电阻(zǔ)RD进行(háng)放电,两(liǎng)块板之间的电压将会逐渐下降为零(líng),vc = 0,见图4。

  在图3和图4中,RC和RD的电阻值分别影响电(diàn)容(róng)的充电和放电速度。

  电阻值(zhí)R和电(diàn)容值C的乘积被称为时间常数τ,这个常数描述电容的充电和放电速度,见图5。

  电容值或(huò)电阻(zǔ)值愈小(xiǎo),时间常数(shù)也愈小,电容的充电和放电速度就愈快,反之(zhī)亦然。

  电容几乎存在于所有电子电(diàn)路中(zhōng),它可(kě)以作为“快(kuài)速电池”使用。如在照相机(jī)的(de)闪光灯中,电容作为储能元(yuán)件,在闪光的瞬间(jiān)快速释放(fàng)能(néng)量。

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