>首页 > 电工元件 > 电容器>电容电压的关系,电容电压的计算公式 正文

电容电压的关系,电容电压的计算公式

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2016-06-17 05:48:35

电容电压的关系,电容电压的计算公式

电容(Capacitance)亦称作“电容量”,是指在给定电位差下的电荷储藏量,记为C,国际单位是法拉(F)。

一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上,造成电荷的累积储存,储存的电荷量则称为电容。

电容是指容纳电场的能力。

任何静电场都是由许多个电容组成,有静电场就有电容,电容是用静电场描述的。一般认为:孤立导体与无穷远处构成电容,导体接地等效于接到无穷远处,并与大地连接成整体。

电容(或称电容量)是表现电容器容纳电荷本领的物理量。

电容从物理学上讲,它是一种静态电荷存储介质,可能电荷会永久存在,这是它的特征,它的用途较广,它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。

电容器所带电量Q与电容器两极间的电压U的比值,叫电容器的电容。【电容电压的关系,电容电压的计算公式

在电路学里,给定电势差,电容器储存电荷的能力,称为电容(capacitance),标记为C。

采用国际单位制,电容的单位是法拉第(farad),标记为F。电工天下

由于法拉这个单位太大,所以常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)等,如果用GSC单位制,电容的单位是静法。

根据电容的定义,电容器两极间的单位电压下储藏的电量叫做电容,电容应该是电量与电压的比值,也就是C=Q/U。

一个电容器,如果带1库仑的电量时两级间的电压是1伏特,这个电容器的电容就是1法拉第,即:C=Q/U 。

但电容的大小不是由Q(带电量)或U(电压)决定的,即电容的决定式为:C=εS/4πkd 。其中,ε是希腊字母,读作epsilon,是一个常数,S为电容极板的正对面积,d为电容极板的距离,k则是静电力常量。常见的平行板电容器,电容为C=εS/d(ε为极板间介质的介电常数,S为极板面积,d为极板间的距离)。

电容的充放电计算公式

电容充放电时间的计算
 
电容充放电时间的计算:

1.L、 元件称为“惯性元件”, C 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. 【电容电压的关系,电容电压的计算公式】
 
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。

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。 电工天下

举例: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. 可得: 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: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。

举例,假定 U=10 伏,C=1 皮法,R=100 欧,利用推导的公式可以算出,经过 t=4.6*10^(-10)秒后,极板电压已经达到了 9.9 伏。

    相关文章
    • 电容的充电与放电过程详解

      电容的充电与放电过程详解

      电容是一种容器,负责装载电容,那么电容是怎么“装”电荷,又是怎么“放”电荷的,来看下电容的充电与放电过程,下面一起来了解下。

      时间:2021-04-16 13:33:20

    • 一文看懂电容的主要作用

      一文看懂电容的主要作用

      电容是一种元器件,一种可以容纳电荷本领的元器件,比如水库能容纳水,电容容纳的是电荷。那么,电容的作用有哪些,它的主要作用有:滤波、耦合、旁路、储能等,一起来看下。

      时间:2021-04-16 13:25:37

    • 电容的8大作用

      电容的8大作用

      有关电容的知识,介绍了电路中电容器的主要作用,这里总结了8个方面的工作,主要包括储能、旁路、耦合、滤波、去耦、选频、谐振和积分电容,电容的8大作用,一起来学习下。

      时间:2021-04-16 11:52:38

    • 电容器在不同功能电路中的作用

      电容器在不同功能电路中的作用

      电容器在不同功能电路中的作用,电容器的8个作用 1、隔直通交;2、耦合电容:从上一级放大电路传递到下一级放大电路,在阻容耦合放大器和其它电容耦合电路中大量使用这种电容电路,起隔直流通交流信号作用;

      时间:2021-04-16 11:14:27

    • 电容在电路中起什么作用

      电容在电路中起什么作用

      电容由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成,电容决定式:C=εS/4πkd,定义式:C=Q/U,基特性是隔直通交。那么,电容在电路中起什么作用,电容的主要作用是什么,一起来看下。

      时间:2021-04-16 11:11:34

    • 电源中电容参数的选择要求

      电源中电容参数的选择要求

      电容的标称参数中,有两个参数比较常用,一个是耐压,一个是容量。耐压值是电容所能承受的最高电压值,在选择耐压时应根据整流后输出的电压值,不能超过电容的耐压值,而且要留有一定的余量。

      时间:2021-04-16 10:42:07

    • 灯管用6.8uF与10uF电容的几点区别

      灯管用6.8uF与10uF电容的几点区别

      灯管用6.8uF与10uF电容的几点区别 根据容量判断,无论是6.8uF还是10uF,都属于容量较小的电容,这两个电容出现在310V滤波的可能性较大。

      时间:2021-04-16 10:40:02

    • 电解电容的极性接错有什么后果?

      电解电容的极性接错有什么后果?

      电解电容的极性接错有什么后果?电容会爆开,电容中电解液在反接时会电解出气体,导致内部压力增大,达到一定程度时,就会将电容壳撑破,电解液溢出,从而发生爆炸。

      时间:2021-04-15 11:56:10

    推荐文章

    Copyright © 2015 - 2020 dgjs123.com All Rights Reserved

    电工天下 版权所有