电容的选取与充放电时间的计算完整版
电容充放电公式
电容充放电公式
电容充放电公式是一种用于计算电容器内部电压变化的公式,它能够帮助我们准确地计算电容器的充放电时间。
电容充放电公式是一种电子学中应用广泛的公式,它主要用于计算电容器在某一定流电源下的充放电时间。
电容充放电公式的基本形式如下:
I(t)=C * dV(t)/dt
其中I(t)表示在t时刻的电流,C表示电容、dV(t)/dt表示电压变化率。
电容充放电公式也可以用来计算电容器的充放电时间,具体的计算公式如下:
充电时间:Tch = RC * ln(V1/V2)
放电时间:Tdis = RC * ln(V2/V1)
其中V1和V2是电容器被充放电前后的电压值,R表示电路中的电阻,C表示电容。
电容充放电公式不仅可以用来计算电容器的充放电时间,还可以用来计算电容器充放电过程中的电流变化情况。
其具体计算公式为:
I(t)=I0 * e^(-t/RC)
其中I(t)表示在t时刻的电流,I0表示电容器刚开始充放电时的电流,R表示电路中的电阻,C表示电容,t表示时间。
总而言之,电容充放电公式是一种广泛应用于电子学中的公式,它能够准确地计算电容器的充放电时间,以及电容器充放电过程中电流的变化情况,是一种非常有用的工具。
电容充放电时间计算方法
电容充放电时间计算方法1.基于RC时间常数的方法在RC电路中,电容充放电过程的时间特性主要由电阻和电容的乘积RC决定。
这个乘积被称为RC时间常数,用τ表示。
τ=R×Cτ的单位是秒。
对于充电过程,当充电电压达到理论值的63.2%时,充电时间τ就被认为是充电完全的时间。
充电时间计算公式如下:充电时间=τ×1.44对于放电过程,当放电电压下降到理论值的36.8%时,放电时间τ就被认为是放电完全的时间。
放电时间计算公式如下:放电时间=τ×1.442.基于电容充放电过程的方法在电容充放电过程中,电荷的变化满足以下的关系:Q=Q0×(1-e^(-t/RC))其中,Q为时间t时刻的电荷量,Q0为电容器初始电荷。
根据这个电荷变化关系式,可以得到充电时间和放电时间的计算方法。
2.1充电时间的计算方法:充电时间定义为当电容器充电电量达到初始电量的99%时刻的时间。
设初始电容器电量为Q0,当电容器充电电量为Q时,满足以下关系:Q=Q0×(1-e^(-t/RC))令Q=0.99Q0,解得:t = -RC × ln(1 - 0.99)2.2放电时间的计算方法:放电时间定义为当电容器放电电量下降到初始电量的1%时刻的时间。
设初始电容器电量为Q0,当电容器放电电量为Q时,满足以下关系:Q=Q0×(1-e^(-t/RC))令Q=0.01Q0,解得:t = -RC × ln(1 - 0.01)以上是两种常用的电容充放电时间计算方法。
需要注意的是,在实际应用中,还应考虑电源电压、电容器额定电压以及电阻的额定功率等因素,以确保电路的稳定性和安全性。
电容放电和充电时间计算
充电时间计算: 设:V O 为电容器两端的初始电压值
V a 为电容器两端充满时电压值
V t 为电容器两端任意时刻t 时的电压值
那么:
r t \ V t=V°+(V max-乂卜 e 帝
l 丿
若,电压为E 的电池通过电阻R 向初值为0的电容C 充电,此时V°=0, 充电极限V max 二E
故,任意时刻t ,电容上的电压为:
若,已知某时刻电容上的电压V t ,根据常数可以计算出时间t 公式涵义: 完全充满时,V 接近E ,时间t 无穷大;
当t 二RC 时,电容电压=0.63E ;
当t =2RC 时,电容电压 =0.86E ;
当t =3RC 时,电容电压 -0.96E ;
当t =4RC 时,电容电压 -0.98E ;
当t =5RC 时,电容电压 =0.99E ; 可见,经过3~5个RC 后,充电过程基本结束。
例: V 。
=0V ,乂 =325V , V max=375V ,,C = 0.l4F 求 t
375
t =1 106 0.1 106 In 0.20S
放电时间计算:
已知,初始电压为E 的电容C 通过电阻R 放电,V °=E , Vmax = O ;
那么,
375 - 325
电容器放电时任意时刻t,电容两端电压V t为:
丄E
V t^E^e RC= t =RC ・ln
V t
例: V。
=375V,V t=22V,R =1MC,C=O.14F 求t
t =1 106 0.1 106 In 竺=0.28S
22。
电容充放电时间的计算方法
电容充放电时间的计算方法
1L、C元件称为“惯性元件”,即电感中的电流、电容器两端的电压,都有一定的“电惯性”,不能突然变化。
充放电时间,不光与L、C的容量有关,还与充/放电电路中的电阻R有关。
“1UF电容它的充放电时间是多长?”,不讲电阻,就不能回答。
RC电路的时间常数:τ=RC
充电时,uc=U×[1-e(-t/τ)] U是电源电压
放电时,uc=Uo×e(-t/τ) Uo是放电前电容上电压
RL电路的时间常数:τ=L/R
LC电路接直流,i=Io[1-e(-t/τ)] Io是最终稳定电流
LC电路的短路,i=Io×e(-t/τ)] Io是短路前L中电流
2设V0 为电容上的初始电压值;
V1 为电容最终可充到或放到的电压值;
Vt 为t时刻电容上的电压值。
则:
Vt=V0 +(V1-V0)×[1-e(-t/RC)]或t = RC ×Ln[(V1 - V0)/(V1 - Vt)]
例如,电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电,V0=0,V1=E,故充到t时刻电容上的电压为:
Vt=E ×[1-e(-t/RC)]
再如,初始电压为E的电容C通过R放电, V0=E,V1=0,故放到t时刻电容上的电压为:Vt=E ×e(-t/RC)
又如,初值为1/3Vcc的电容C通过R充电,充电终值为Vcc,问充到2/3Vcc需要的时间是多少?
V0=Vcc/3,V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3,故t=RC ×Ln[(1-1/3)/(1-2/3)]=RC ×Ln2 =0.693RC 注:Ln()是e为底的对数函数。
rc电路充放电时间的计算(含计算公式)
rc电路充放电时间的计算(含计算公式)
充放电时间的计算取决于RC电路的时间常数。
在一个简单的RC 电路中,时间常数(τ)等于电容器(C)与电阻器(R)的乘积。
时间常数表示电容器充放电至约63.2%(1-1/e)所需的时间。
可以使用以下公式来计算充电或放电时间:
对于充电时间(t_charge):t_charge = τ * ln(RC / (RC - V1))
对于放电时间(t_discharge):t_discharge = τ * ln(V1 / V2)
其中,V1表示充电或放电时电容器的起始电压,V2表示电容器的终止电压,RC表示电阻R和电容C的乘积。
需要注意的是,使用这些公式时,时间常数(τ)的单位必须与充电或放电时间(t_charge或t_discharge)的单位相一致。
若时间常数使用秒(s)为单位,则充放电时间也应使用秒(s)为单位。
值得拓展的是,RC电路的充放电过程可以用指数函数描述。
在充电过程中,电容器的电压将以指数形式增长,直到达到充电电压;在放电过程中,电容器的电压将以指数形式下降,直到达到放电电压。
电容充放电时间的计算精编版
电容充放电时间的计算集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-电容充放电时间的计算:1.L、C元件称为“惯性元件”,即电感中的电流、电容器两端的电压,都有一定的“电惯性”,不能突然变化。
充放电时间,不光与L、C的容量有关,还与充/放电电路中的电阻R有关。
“1UF电容它的充放电时间是多长”,不讲电阻,就不能回答。
RC电路的时间常数:τ=RC充电时,uc=U×[1-e^(-t/τ)]U是电源电压放电时,uc=Uo×e^(-t/τ)Uo是放电前电容上电压RL电路的时间常数:τ=L/RLC电路接直流,i=Io[1-e^(-t/τ)]Io是最终稳定电流LC电路的短路,i=Io×e^(-t/τ)]Io是短路前L中电流2.设V0为电容上的初始电压值;V1为电容最终可充到或放到的电压值;Vt为t时刻电容上的电压值。
则:Vt=V0+(V1-V0)×[1-exp(-t/RC)]或t=RC×Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]例如,电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电,V0=0,V1=E,故充到t时刻电容上的电压为:Vt=E×[1-exp(-t/RC)]再如,初始电压为E的电容C通过R放电,V0=E,V1=0,故放到t时刻电容上的电压为:Vt=E×exp(-t/RC)又如,初值为1/3Vcc的电容C通过R充电,充电终值为Vcc,问充到2/3Vcc需要的时间是多少?V0=Vcc/3,V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3,故t=RC×Ln[(1-1/3)/(1-2/3)]=RC×Ln2=0.693RC注:以上exp()表示以e为底的指数函数;Ln()是e为底的对数函数3.提供一个恒流充放电的常用公式:Vc=I*t/C.再提供一个电容充电的常用公式:Vc=E(1-e-(t/R*C))。
电容的选取与充放电时间计算
电容的选取与充放电时间计算电容的选取与充放电时间计算一、电容充放电时间计算1.L、C元件称为“惯性元件”,即电感中的电流、电容器两端的电压,都有一定的“电惯性”,不能突然变化。
充放电时间,不光与L、C的容量有关,还与充/放电电路中的电阻R有关。
“1UF电容它的充放电时间是多长?”,不讲电阻,就不能回答。
RC电路的时间常数:τ=RC充电时,uc=U×[1-e^(-t/τ)]U是电源电压;放电时,uc=Uo×e^(-t/τ)Uo是放电前电容上电压RL电路的时间常数:τ=L/R LC电路接直流,i=Io[1-e^(-t/τ)]Io是最终稳定电流;LC电路的短路,i=Io×e^(-t/τ)]Io是短路前L中电流2. 设V0 为电容上的初始电压值;V1 为电容最终可充到或放到的电压值;Vt 为t时刻电容上的电压值。
则: Vt=V0 +(V1-V0)× [1-exp(-t/RC)] 或t = RC × Ln[(V1 - V0)/(V1 - Vt)]例如,电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电,V0=0,V1=E,故充到t时刻电容上的电压为:Vt=E ×[1-exp(-t/RC)] 再如,初始电压为E的电容C通过R放电, V0=E,V1=0,故放到t时刻电容上的电压为:Vt=E × exp(-t/RC) 又如,初值为1/3Vcc的电容C通过R充电,充电终值为Vcc,问充到2/3Vcc需要的时间是多少?V0=Vcc/3,V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3,故t=RC × Ln[(1-1/3)/(1-2/3)]=RC × Ln2 =0.693RC注:以上exp()表示以e为底的指数函数;Ln()是e为底的对数函数3. 提供一个恒流充放电的常用公式:?Vc=I*?t/C.再提供一个电容充电的常用公式:Vc=E(1-e-(t/R*C))。
电容电感充放电时间计算公式
L、C元件称为“惯性元件”,即电感中的电流、电容器两端的电压,都有一定的“电惯性”,不能突然变化。
充放电时间,不光与L、C的容量有关,还与充/放电电路中的电阻R有关。
“1UF电容它的充放电时间是多长?”,不讲电阻,就不能回答。
RC电路的时间常数:τ=RC充电时,uc=U×[1-e^(-t/τ)]U是电源电压放电时,uc=Uo×e^(-t/τ)Uo是放电前电容上电压RL电路的时间常数:τ=L/RLC电路接直流,i=Io[1-e^(-t/τ)]Io是最终稳定电流LC电路的短路,i=Io×e^(-t/τ)]Io是短路前L中电流电容(RC电路):充电Q=Qmax*(1-e^(-t/RC))放电Q=Qo*e^(-t/RC)Qo是原始电量Qmax是充电结束时的电量t是开始充电到当前的时间R是电阻阻值C是电容电感(RL电路):电感电路没有充放电的问题,但是自感线圈中可以储存能量,储存过程中:I=If*(1-e^(-t*(R/L)))释放过程中:I=Io*(e^(-t*(R/L)))If是回路中最大电流Io是最初电流L是自感系数R是电阻阻值电容(RC电路):充电 Q=Qmax*(1-e^(-t/RC))放电 Q=Qo*e^(-t/RC)Qo是原始电量 Qmax是充电结束时的电量t是开始充电到当前的时间R是电阻阻值C是电容电感(RL电路):电感电路没有充放电的问题,但是自感线圈中可以储存能量,储存过程中: I=If*(1-e^(-t*(R/L)))释放过程中: I=Io*(e^(-t*(R/L)))If是回路中最大电流Io是最初电流L是自感系数R是电阻阻值L、C元件称为“惯性元件”,即电感中的电流、电容器两端的电压,都有一定的“电惯性”,不能突然变化。
充放电时间,不光与L、C的容量有关,还与充/放电电路中的电阻R有关。
“1UF电容它的充放电时间是多长?”,不讲电阻,就不能回答。
RC电路的时间常数:τ=RC充电时,uc=U×[1-e^(-t/τ)] U是电源电压放电时,uc=Uo×e^(-t/τ) Uo是放电前电容上电压RL电路的时间常数:τ=L/RLC电路接直流,i=Io[1-e^(-t/τ)] Io是最终稳定电流LC电路的短路,i=Io×e^(-t/τ)] Io是短路前L中电流电容(RC电路):充电 Q=Qmax*(1-e^(-t/RC))放电 Q=Qo*e^(-t/RC)Qo是原始电量Qmax是充电结束时的电量t是开始充电到当前的时间R是电阻阻值C是电容电感(RL电路):电感电路没有充放电的问题,但是自感线圈中可以储存能量,储存过程中: I=If*(1-e^(-t*(R/L)))释放过程中: I=Io*(e^(-t*(R/L)))If是回路中最大电流Io是最初电流L是自感系数R是电阻阻值。
电容的充放电时间是怎么算的,看了这篇就秒懂!
电容的充放电时间是怎么算的,看了这篇就秒懂!电容充放电时间计算公式设,V0 为电容上的初始电压值;V1 为电容最终可充到或放到的电压值;Vt 为t时刻电容上的电压值。
则:Vt=V0 +(V1-V0)× [1-exp(-t/RC)]t = RC × Ln[(V1 - V0)/(V1 - Vt)]例如,电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电 , V0=0,V1=E,故充到t时刻电容上的电压为:Vt=E × [1-exp(-t/RC)]再如,初始电压为E的电容C通过R放电 , V0=E,V1=0,故放到t时刻电容上的电压为:Vt=E × exp(-t/RC)⼜如,初值为1/3Vcc的电容C通过R充电,充电终值为Vcc,问充到2/3Vcc需要的时间是多少?V0=Vcc/3,V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3,故t=RC × Ln[(1-1/3)/(1-2/3)]=RC × Ln2 =0.693RC注:以上exp()表⽰以e为底的指数函数;Ln()是e为底的对数函数RC回路充放电时间的推导过程需要⽤⾼等数学,简单的⽅法只要记住RC回路的时间常数τ=R×C,在充电时,每过⼀个τ的时间,电容器上电压就上升(1-1/e)约等于0.632倍的电源电压与电容器电压之差;放电时相反。
如C=10µF,R=10k,则τ=10e-6×10e3=0.1s 在初始状态Uc=0时,接通电源,则过0.1s(1τ)时,电容器上电压Uc为0+(1-0)×0.632=0.632倍电源电压U,到0.2s(2τ)时,Uc为0.632+(1-0.632)×0.632=0.865倍U……以此类推,直到t=∞时,Uc=U。
放电时同样运⽤,只是初始状态不同,初始状态Uc=U。
进⼊正题前,我们先来回顾下电容的充放电时间计算公式,假设有电源Vu通过电阻R给电容C充电,V0为电容上的初始电压值,Vu为电容充满电后的电压值,Vt为任意时刻t时电容上的电压值,那么便可以得到如下的计算公式:Vt = V0 + (Vu – V0) * [1 – exp( -t/RC)]如果电容上的初始电压为0,则公式可以简化为:Vt = Vu * [1 – exp( -t/RC)]由上述公式可知,因为指数值只可能⽆限接近于0,但永远不会等于0,所以电容电量要完全充满,需要⽆穷⼤的时间。
电容充电放电时间计算公式
电容充电放电时间计算公式电容器是一种能储存电荷的电子元件,它可以通过充电和放电来储存和释放电能。
在很多电路中,电容器起到重要的作用,因此了解电容充电和放电的时间是非常重要的。
充电时间计算公式:在直流电路中,当电容器连接到直流电源上时,电容器会逐渐充电,直到电容器两端的电压等于直流电源的电压。
电容充电的时间可以通过以下公式来计算:t=R×C其中,t是充电时间,单位为秒;R是电路的电阻,单位为欧姆;C 是电容器的电容,单位为法拉。
充电时间取决于电路中的电阻和电容值。
如果电路中的电阻较大,电容器将充电的速度较慢,充电时间较长;如果电路中的电容较大,电容器将充电的速度较快,充电时间较短。
放电时间计算公式:在放电过程中,电容器中的电荷将会被释放,直到电容器两端的电压降为0。
电容放电的时间可以通过以下公式来计算:t=R×C与充电时间的公式相同,放电时间也取决于电路的电阻和电容值。
需要注意的是,这些公式是在理想情况下得出的,即电容器的内部电阻和电流之间的相互作用被忽略。
在实际情况下,电容器内部电阻会影响充放电过程的时间,因此,在计算实际电路中的充放电时间时,还需要考虑电容器的内部电阻。
除了直流电路中的充放电时间计算公式,还有一些其他类型的电路和情况需要特殊的公式来计算充放电时间。
例如,在交流电路中,电容的充放电过程会受到交流信号频率的影响,需要使用特定的交流电路分析方法来计算充放电时间。
总结:电容充电和放电的时间可以通过充放电时间计算公式来估算,其中充电时间计算公式为:t=R×C,放电时间计算公式与充电时间相同。
这些公式可以帮助我们了解电容充放电过程的时间特性,以便更好地设计和分析电路。
需要特别注意的是,在实际电路中,电容器的内部电阻会对充放电过程造成影响,因此在计算实际电路中的充放电时间时,需要考虑这一因素。
电容充电放电时间计算公式
电容充电放电时间计算公式(总1
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电容充电放电时间计算公式:
设,V0 为电容上的初始电压值;
Vu 为电容充满终止电压值;
Vt 为任意时刻t,电容上的电压值。
则,
Vt=V0+(Vu-V0)* [1-exp(-t/RC)]
如果,电压为E的电池通过电阻R向初值为0的电容C充电
V0=0,充电极限Vu=E,
故,任意时刻t,电容上的电压为:
Vt=E*[1-exp(-t/RC)]
t=RCLn[E/(E-Vt)]
如果已知某时刻电容上的电压Vt,根据常数可以计算出时间t。
公式涵义:
完全充满,Vt接近E,时间无穷大;
当t= RC时,电容电压=;
当t= 2RC时,电容电压=;
当t= 3RC时,电容电压=;
当t= 4RC时,电容电压=;
当t= 5RC时,电容电压=;
可见,经过3~5个RC后,充电过程基本结束。
放电时间计算:
初始电压为E的电容C通过R放电
V0=E,Vu=0,故电容器放电,任意时刻t,电容上的电压为:Vt=E*exp(-t/RC)t=RCLn[E/Vt]以上exp()表示以e为底的指数;Ln()是e为底的对数。
电容放电和充电时间计算
充电时间计算:设:O V 为电容器两端的初始电压值max V 为电容器两端充满时电压值t V 为电容器两端任意时刻t 时的电压值那么:()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯-+=-RC t o o t e V V V V 1max假设,电压为E 的电池通过电阻R 向初值为0的电容C 充电,此时0=o V ,充电极限E V =max故,任意时刻t ,电容上的电压为:⎪⎪⎭⎫⎝⎛-•=⇒⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=-t RC t t V E ERC t e E V ln 1假设,某时刻电容上的电压t V ,根据常数可以计算出时间t 。
公式涵义:完全充满时,t V 接近E ,时间t 无穷大;当RC t =时,电容电压E 63.0=;当RC t 2=时,电容电压E 86.0=;当RC t 3=时,电容电压E 96.0=;当RC t 4=时,电容电压E 98.0=;当RC t 5=时,电容电压E 99.0=;可见,经过RC 个5~3后,充电过程根本完毕。
例:F C V V V t μ1.01M R 375V 325V V 0max O =Ω====,,,,,求tS t 20.0325375375ln 101.010166=-⨯⨯⨯⨯= 放电时间计算:,初始电压为E 的电容C 通过电阻R 放电,0max O ==V E V ,; 那么,电容器放电时任意时刻t ,电容两端电压t V 为:tRC tt V E RC t e E V ln •=⇒•=- 例:F C V V t μ1.01M R 22V V 375O =Ω===,,,,求tS t 28.022375ln 101.010166=⨯⨯⨯⨯=【本文档内容可以自由复制内容或自由编辑修改内容期待你的好评和关注,我们将会做得更好】。
电容容量、放电电流、放电时间的推算
举例如下:如单片机应用系统中,应用超级电容作为后备电源,在掉电后需要用超级电容维持100mA 的电流,持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V,那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作?由以上公式可知:工作起始电压Vwork=5V工作截止电压Vmin=4.2V工作时间t=10s工作电源I=0.1A那么所需的电容容量为:在超级电容的应用中,很多用户都遇到相同的问题,就是怎样计算一定容量的超级电容在以一定电流放电时的放电时间,或者根据放电电流及放电时间,怎么选择超级电容的容量,下面给出简单的计算公式,根据这个公式,就可以简单地进行电容容量、放电电流、放电时间的推算,十分方便。
C(F):超电容的标称容量;R(Ohms):超电容的标称内阻;ESR(Ohms):1KZ下等效串联电阻;Vwork(V):正常工作电压Vmin(V):截止工作电压;t(s):在电路中要求持续工作时间;Vdrop(V):在放电或大电流脉冲结束时,总的电压降;I(A):负载电流;超电容容量的近似计算公式,保持所需能量=超级电容减少的能量。
保持期间所需能量=1/2I(Vwork+ Vmin)t;超电容减少能量=1/2C(Vwork2 -Vmin2),因而,可得其容量(忽略由IR引起的压降)C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)举例如下:如单片机应用系统中,应用超级电容作为后备电源,在掉电后需要用超级电容维持100mA 的电流,持续时间为10s,单片机系统截止工作电压为4.2V,那么需要多大容量的超级电容能够保证系统正常工作?由以上公式可知:工作起始电压Vwork=5V工作截止电压Vmin=4.2V工作时间t=10s工作电源I=0.1A那么所需的电容容量为:C=(Vwork+ Vmin)It/( Vwork2 -Vmin2)=(5+4.2)*0.1*10/(52 -4.22)=1.25F根据计算结果,可以选择5.5V 1.5F电容就可以满足需要了。
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电容的选取与充放电时
间的计算
Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】
电容的选取与充放电时间的计算
电容的选取:
电容在电路中实际要承受的电压不能超过它的耐压值。
在滤波电路中,电容的耐压值不要小于交流有效值的倍。
使用电解电容的时候,还要注意正负极不要接反。
不同电路应该选用不同种类的电容。
揩振回路可以选用云母、高频陶瓷电容,隔直流可以选用纸介、涤纶、云母、电解、陶瓷等电容,滤波可以选用电解电容,旁路可以选用涤纶、纸介、陶瓷、电解等电容。
电容在装入电路前要检查它有没有短路、断路和漏电等现象,并且核对它的电容值。
安装的时候,要使电容的类别、容量、耐压等符号容易看到,以便核实。
电容的原理:
在电子线路中,电容用来通过交流而阻隔直流,也用来存储和释放电荷以充当滤波器,平滑输出脉动信号。
小容量的电容,通常在高频电路中使用,如收音机、发射机和振荡器中。
大容量的电容往往是作滤波和存储电荷用。
而且还有一个特点,一般1μF以上的电容均为电解电容,而1μF以下的电容多为瓷片电容,当然也有其他的,比如独石电容、涤纶电容、小容量的云母电容等。
电解电容有个铝壳,里面充满了电解质,并引出两个电极,作为正(+)、负
(-)极,与其它电容器不同,它们在电路中的极性不能接错,而其他电容则没有极性。
把电容器的两个电极分别接在电源的正、负极上,过一会儿即使把电源断开,两个引脚间仍然会有残留电压(学了以后的教程,可以用万用表观察),我们说电容器储存了电荷。
电容器极板间建立起电压,积蓄起电能,这个过程称为电容器的充电。
充好电的电容器两端有一定的电压。
电容器储存的电荷向电路释放的过程,称为电容器的放电。
举一个现实生活中的例子,我们看到市售的整流电源在拔下插头后,上面的发光二极管还会继续亮一会儿,然后逐渐熄灭,就是因为里面的电容事先存储了电能,然后释放。
当然这个电容原本是用作滤波的。
至于电容滤波,不知你有没有用整流电源听随身听的经历,一般低质的电源由于厂家出于节约成本考虑使用了较小容量的滤波电容,造成耳机中有嗡嗡声。
这时可以在电源两端并接上一个较大容量的电解电容(1000μF,注意正极接正极),一般可以改善效果。
发烧友制作HiFi音响,都要用至少1万微法以上的电容器来滤波,滤波电容越大,输出的电压波形越接近直流,而且大电容的储能作用,使得突发的大信号到来时,电路有足够的能量转换为强劲有力的音频输出。
这时,大电容的作用有点像水库,使得原来汹涌的水流平滑地输出,并可以保证下游大量用水时的供应。
电子电路中,只有在电容器充电过程中,才有电流流过,充电过程结束后,电容器是不能通过直流电的,在电路中起着“隔直流”的作用。
电路中,电容器常被用作耦合、旁路、滤波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。
那么交流电为什么能够通过电容器呢我们先来看看交流电的特点。
交流电不仅方向往复交变,它的大小也在按规律变化。
电容器接在交流电源上,电容器连续地充电、放电,电路中就会流过与交流电变化规律一致的充电电流和放电电流。
电容器的选用涉及到很多问题。
首先是耐压的问题。
加在一个电容器的两端的电压超过了它的额定电压,电容器就会被击穿损坏。
一般电解电容的耐压分档为,10V,16V,25V,50V等。
电容充放电时间的计算:
1. L、C元件称为“惯性元件”,即电感中的电流、电容器两端的电压,都有一定的“电惯性”,不能突然变化。
充放电时间,不光与L、C的容量有关,还与充/放电电路中的电阻R有关。
“1UF电容它的充放电时间是多长”,不讲电阻,就不能回答。
RC电路的时间常数:τ=RC 充电时,uc=U×[1-e^(-t/τ)]U是电源电压放电时,uc=Uo×e^(-t/τ) Uo是放电前电容上电压RL电路的时间常数:τ=L/R LC电路接直流,
i=Io[1-e^(-t/τ)]Io是最终稳定电流LC电路的短路,i=Io×e^(-t/τ)] Io是短路前L中电流
2. 设V0 为电容上的初始电压值;V1 为电容最终可充到或放到的电压值; Vt 为t时刻电容上的电压值。
则:
Vt=V0 +(V1-V0)× [1-exp(-t/RC)] 或
t = RC × Ln[(V1 - V0)/(V1 - Vt)]
例如,电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电,V0=0,
V1=E,故充到t时刻电容上的电压为:
Vt=E × [1-exp(-t/RC)]
再如,初始电压为E的电容C通过R放电 , V0=E,V1=0,故放到t 时刻电容上的电压为:Vt=E × exp(-t/RC)
又如,初值为1/3Vcc的电容C通过R充电,充电终值为Vcc,问充到2/3Vcc需要的时间是多少
V0=Vcc/3,V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3,故t=RC × Ln[(1-1/3)/(1-
2/3)]=RC × Ln2 = 注:以上exp()表示以e为底的指数函数;Ln()是e为底的对数函数
3.提供一个恒流充放电的常用公式:⊿Vc=I*⊿t/C.再提供一个电
容充电的常用公式:Vc=E(1-e-(t/R*C))。
RC电路充电公式Vc=E(1-e-(t/R*C))中的:-(t/R*C)是e的负指数项。
关于用于延时的电
容用怎么样的电容比较好,不能一概而论,具体情况具体分析。
实
际电容附加有并联绝缘电阻,串联引线电感和引线电阻。
还有更复
杂的模式--引起吸附效应等等。
供参考。
E是一个电压源的幅度,通过一个开关的闭合,形成一个阶跃信号并通过电阻R对电容C进行充电。
E也可以是一个幅度从0V低电平变化到高电平幅度的连续脉冲信号的高电平幅度。
电容两端电压Vc 随时间的变化规律为充电公式Vc=E(1-e-(t/R*C))。
其中的:-
(t/R*C)是e的负指数项,这里没能表现出来,需要特别注意。
式中的t是时间变量,小e是自然指数项。
举例来说:当t=0时,e的0次方为1,算出Vc等于0V。
符合电容两端电压不能突变的规律。
对于恒流充放电的常用公式:⊿Vc=I*⊿t/C,其出自公式:
Vc=Q/C=I*t/C。
举例来说:设C=1000uF,I为1A电流幅度的恒流源(即:其输出幅度不随输出电压变化)给电容充电或放电,根据公式可看出,电容电压随时间线性增加或减少,很多三角波或锯齿波就是这样产生的。
根据所设数值与公式可以算出,电容电压的变化速率为1V/mS。
这表示可以用5mS的时间获得5V的电容电压变化;换句话说,已知Vc变化了2V,可推算出,经历了2mS的时间历程。
当然在这个关系式中的C和I也都可以是变量或参考量。
详细情况可参考相关的教材看看。
供参考。
4.首先设电容器极板在t时刻的电荷量为q,极板间的电压为u.,根据回路电压方程可得: U-u=IR(I表示电流),
又因为u=q/C,I=dq/dt(这儿的d表示微分哦),
代入后得到:U-q/C=R*dq/dt,
也就是Rdq/(U-q/C)=dt,然后两边求不定积分,并利用初始条件:t=0,q=0就得到q=CU【1-e^ -t/(RC)】这就是电容器极板上的电荷随时间t的变化关系函数。
顺便指出,电工学上常把RC称为时间常数。
相应地,利用u=q/C,立即得到极板电压随时间变化的函数,
u=U【1-e^ -t/(RC)】。
从得到的公式看,只有当时间t趋向无穷大时,极板上的电荷和电压才达到稳定,充电才算结束。
但在实际问题中,由于1-e ^-t/(RC)很快趋向1,故经过很短的一段时间后,电容器极板间电荷和电压的变化已经微乎其微,即使我们用灵敏度很高的电学仪器也察觉不出来q和u在微小地变化,所以这时可以认为已达到平衡,充电结束。
举个实际例子吧,假定U=10伏,C=1皮法,R=100欧,利用我们推导的公式可以算出,经过t=*10^(-10)秒后,极板电压已经达到了伏。