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          電容器直流電源充電和放電特性

          來源于: 嘉科電源  |  發布日期: 2018-07-19  |  點擊次數: 3135  |  

          掌握電容器的充電和放電工作原理,才能掌握電容器的根本特性。
              1.電容器充電特性
              圖5-1是直流電源對電容器充電示意圖。電路中的Ei為直流電源,為電路提供直流工作電壓。Rl為電阻,Cl為電容,Sl為開關。

                                 
              掌握直流電源對電容器的充電過程,是為了更好地掌握電容器對直流電的特性。
              (1)第一步分析。開關Sl未接通時,電容Cl中原先沒有電荷。電容中沒有電荷,電容兩端(兩根引腳之間)沒有電壓。
              (2)第二步分析。開關Sl接通后,電路中的直流電源Ei開始對電容Cl充電,此時電路中有電流流動,充電電流的路徑和方向如圖5-2所示。

                                

                 (3)第三步分析。充電開始后,電容Cl上、下極板上充有電荷,如圖5-3所示,即上極板上為正電荷,下極板上為等量的負電荷。

                               
              (4)第四步分析。由于電容器極板上的電荷隨著充電的進行愈來愈多,電容器兩極板之間的電壓愈來愈大,這是充電過程。當充電到一定程度后,電容Cl兩極板 上的電壓(上正下負的直流電壓)等于直流電源E1的電壓時,如圖5-4所示,沒有電流流過電阻Rl,說明也沒有電流對電容器Cl充電,這時充電結束,電路 中沒有電流流動。

                             
              (5)第五步分析。電容充滿電后,由于電路中無電流,所以電阻Rl兩端的電壓為OV,如圖5-5所示,電容Cl處于開路狀態(電阻Rl是不會開路的),直流電流不能繼續流動,說明電容具有隔開直流電流的作用,即電容器具有隔直的作用。

                            

               2.電容器充電過程細節    (1)電容充滿電的時間長短與電阻Rl和電容Cl的大小相關,即與時間常數r有關。R1、C1大時,充電時間長;兄和C1小時,充電時間短。  r= R1 C1
              (2)圖5-6所示是從示波器上看到的電容兩端充電電壓隨時間變化的特性曲線。剛開始充電時電流大,電容兩端充電電壓上升速度快,到后面愈來愈慢了。在很短的時間,電容兩端的電壓接近充電的電源電壓。

                          
              (3)在直流電源對電容充電的回路中,電容器兩端所充到的直流電壓大小與直流電源電壓大小有關,在充電完成后,電容器兩端的直流電壓大小等于直流電源電壓 的大?。ó斎浑娙萜鞯哪蛪阂艹惺茏≈绷麟娫吹碾妷海?。如果直流電源電壓是6V,充電結束后Cl上的電壓為6V:如果直流電源電壓是9V,充電結束后Cl 上的電壓為9V。
              在整個充電過程中,充電電流都沒有直接從電容Cl的兩個極板之間流過,因為兩極板之間是高度純緣的,充電電流只在電容Cl的外部電路中流動。
              3.反方向充電
              圖5-7是電容反方向充電示意圖。將電池E1極性調換方向,Cl中無電荷,對電容Cl的充電過程和結果與正向充電相似。由于直流電源的極性反了,所以在電容Cl上充到的直流電壓為下正上負。

                                
              4.電容器放電過程
              圖5-8是電容放電示意圖。如果電容器充滿電后(Cl上端正下端負),按圖示電路接好,這時Cl要完成放電過程。在電路中產生圖示電流,這就是放電電流。

                               
              5.電容放電曲線
              圖5-10所示是示波器上觀察到的電容放電特性曲線。Q2008F41從曲線中可以看出,開始時放電電流很大,后來愈來愈小,直至為零。

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