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电容器的充电和放电的原理剖析

本站为您提供的电容器的充电和放电的原理分析,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。当电容连接到一电源是直流电 (DC) 的电路时,在特定的情况下,有两个过程会发生,分别是电容的 “充电” 和 “放电”。

  电容器充电和放电的原理是什么

  当电容器接通电源今后,在电场力的效果下,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,正极因为失掉负电荷而带正电,负 极因为取得负电荷而带负电,正,负极板所带电荷巨细持平,符号相反,见图。电荷定 向移动构成电流,因为同性电荷的排挤效果,所以开端电流最大,今后逐步减小,在电 荷移动进程中,电容器极板贮存的电荷不断添加,电容器两极板间电压 UC 等于电源电 压 U 时电荷中止移动,电流 I=0,

  :开关闭合,经过导线的衔接效果,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,电荷逐步削减,体现电流减小,电 压也 逐步减小为零。

  电容器的充电和放电的原理剖析

  上图为电容器充、放电试验电路,其间C大容量(贮存电荷多)未充电的电容器,E为内阻很小的直流电源,HL为小灯泡。

  电容器的充电和放电的原理图

  电容是一种以电场方式贮存能量的无源器材。在有需求的时分,电容可以把贮存的能量释出至电路。电容由两块导电的平行板构成,在板之间填充上绝缘物质或介电物质。图1和图2别离是电容的根本结构和符号。

  当电容衔接到一电源是直流电 (DC) 的电路时,在特定的情况下,有两个进程会产生,别离是电容的 “充电” 和 “放电”。

电容器的充电和放电的原理剖析

  电容器原理——充电进程

  充电进程便是电容器存储电荷的进程,当电容器与直流电源接通后,与电源正极相连的金属极板上的电荷便会在电场力的效果下,向与电源负极相连的金属极板跑去,使得与电源正极相连的金属极板失掉电荷带正电,与电源负极相连的金属极板得到电荷带负电(两金属极板所带电荷巨细持平,符号相反),电容器开端充电。

  在电路中,电荷的移动构成电流,因为同性电荷的排挤效果,使得电荷移动刚开端时,电流最大,之后逐步减小;而电容器带电量在电荷移动开端最小,为零,在电荷移动进程中,带电量逐步添加,两金属极板间电压逐步增大,当其增大至与电源电压持平时,充电结束,电流减小为零。

  电容器的充电和放电的原理剖析

  若电容与直流电源相接,见图3,电路中有电流流转。两块板会别离取得数量持平的相反电荷,此刻电容正在充电,其两头的电位差vc逐步增大。一旦电容两头电压vc增大至与电源电压V持平时,vc = V,电容充电结束,电路中再没有电流活动,而电容的充电进程完结。

  因为电容充电进程完结后,就没有电流流过电容器,所以在直流电路中,电容可等效为开路或R = ∞,电容上的电压vc不能骤变。

  电容器原理——放电进程

  放电进程便是电容器开释存储电荷的进程,当充电结束的电容器坐落一个无电源的闭合通路中时,带负电的金属极板上的电荷便会在电场力的效果下,向带正电的金属极板上跑去,使得正负电荷中和掉,电容器开端放电。

  在电路中,电荷的移动构成电流,因为异性电荷的招引效果,使得在放电进程刚开端时,电流最大,之后逐步减小;电容器带电量在放电进程开端时最大,之后也逐步削减,当带电量减小为零时,放电结束,电流减小为零。

  因为电容器充电结束后,电路中没有电流流过,因而电容可起到隔直流的效果,在直流电路中,可将其看作开路。

电容器的充电和放电的原理剖析

  当堵截电容和电源的衔接后,电容经过电阻RD进行放电,两块板之间的电压将会逐步下降为零,vc = 0,见图4。

  在图3和图4中,RC和RD的电阻值别离影响电容的充电和放电速度。

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

  电容器的充电和放电的原理剖析

  电容值或电阻值愈小,时间常数也愈小,电容的充电和放电速度就愈快,反之亦然。

  电容简直存在于一切电子电路中,它可以作为“快速电池”运用。如在照相机的亮光灯中,电容作为储能元件,在亮光的瞬间快速开释能量。

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