給導(dǎo)體加電位,導(dǎo)體就帶上電荷。但對付溝通的電位,導(dǎo)體容納電荷的數(shù)量卻因它自己布局的差異而差異。導(dǎo)體可以或許容納電荷的本領(lǐng)稱為電容。 凡是,某導(dǎo)體容納的電荷Q(庫侖)與它的電位V(伏特,相對付大地)成正比,即有, 所以,C就是該導(dǎo)體的電容量。電容的單元是法拉(F), 。
圖1 電容器的布局和標(biāo)記
如圖1(a)所示,在兩塊平行的金屬板之間插入絕緣介質(zhì), 100UF 35V,且引出電極就成為了電容器。它的電路標(biāo)記見圖1(b)所示,別離為有極性電容和無極性電容。
若給電容器充電,電容器的南北極板上就會積聚電荷。如圖2(a)所示為給電容量為C的電容器以恒定電流強(qiáng)度I充電示意圖。假設(shè)電容器初始不帶電荷,即它兩頭的初始電壓便是零。我們回想電流的界說:電荷在導(dǎo)體內(nèi)活動形成了電流,單元時間內(nèi)流過導(dǎo)體橫截面的電荷量稱為電流強(qiáng)度,即有,則,又因在電容器中有,故,所以。
即電容量為C的電容器在恒定電流強(qiáng)度I的浸染下,兩頭電壓V隨時間t線性上升,上升曲線如圖2(b)所示。
圖2 給電容器恒流充電
電容器兩頭的電壓越高則所容納的電荷就越多,即儲能就越大。但電容器南北極板間絕緣介質(zhì)的耐電強(qiáng)度是有限的,若南北極板間的電場強(qiáng)度太高,就大概將絕緣介質(zhì)擊穿,從而使電容器短路。因此在應(yīng)用中要分身電容器的耐壓。
結(jié)論:電容器在電路中有容納電荷的浸染,也即存儲能量的浸染。電容器存儲能量是需要時間的,因此電容器兩頭電壓不能突變。且電容量越大,可存儲的能量就越多。電容器最重的兩個參數(shù)是它的電容量和耐壓。
2.RC充放電回路
圖3(a)所示電路是以一個RC充放電回路示意圖。假設(shè)電容器兩頭的初始電壓為零,開關(guān)K與1端接通的瞬間,電源通過電阻R對電容器充電,此時電容器的充電電流為最大E/R,若一連以這個電流充電,則VC的上升曲線是一條線性的直線,如圖3(b)中的虛線所示。
圖3 RC充放電回路
可是因在整個充電進(jìn)程中充電電流為,故跟著VC的上升,充電電流強(qiáng)度IC逐漸減小,則VC上升的幅度也逐漸變小,直到上升至電源電壓E,同時充電電流為0。這樣使實際的VC上升曲線如圖3(b)所示。VC是按指數(shù)紀(jì)律上升的,它隨時間t變革的表達(dá)式為:
個中,為時間常數(shù)。
可以看出串聯(lián)電阻R越大,充電電流就越小,則充電時間就越長;電容量C越大,所需要的電荷就越多(即儲能越多),充電時間也就越長。
當(dāng)電容布滿電后,VC便是E。此時開關(guān)K與2端接通,則電容器通過R放電,放電電流為,VC逐漸低落。在接通2端的瞬間,放電電流為最大,但跟著VC的低落,放電電流也逐漸低落,直至VC為0V,放電電流也為0。這樣以來,電容放電時VC的下降曲線如圖1.7(c)所示。VC也是按指數(shù)紀(jì)律下降的, 1UF 50V,它隨時間t變革的表達(dá)式為:
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