RC電路的主角,如何讓電容器變得沒有脾氣

2021-02-14 李工電子

上一次講到電容器的延時作用，不知道電友們還有沒有印象。今天的主角仍然是它，這次乾脆就詳細講講電容器的基礎知識，順便分享RC電路的計算方法，如果覺得公式比較麻煩，直接記住結論即可。對於數學基礎不太好的電子愛好者們，我想說的是，要學好電子這門技術，不需要掌握高深的數學技巧，只要懂得基本的函數，就能完成產品設計的工作，絲毫不會影響到設計的精度。當然，如果能對微積分有所了解那就更好。

電容器公式

串聯電容器：Ct=1/(1/C1+1/C2+...+1/Cn)；

兩個串聯電容器：Ct=C1C2/(C1+C2)；

並聯電容器：Ct=C1+C2+...+Cn；

其中Ct=等效總電容值；C1，C2，C3...Cn指的是電容器編號。

電荷存儲量：Q=CV；

單位時間內通過導體橫截面的電量：Q=It；

其中Q=以庫倫為單位的電荷量（C）；C=以法拉第為單位的電容值（F）；V=以伏特為單位的電壓值（V）；I=以安培為單位的電流值（A）；t=以秒為單位的時間長度（s）。

流經一個電容器的即時電流：i=Cdv/dt；

其中i=流經電容器的即時電流；C為電容值；dv/dt=電壓的瞬時變化率。

儲存在電容器中的能量：E=0.5CV²；

其中E=儲存在電容器中的能量，單位是焦耳（J）。

RC電路分析

充電方程式為：Vc=Vs[1-e(1t/τ)]；

這裡的Vc=任一瞬時時間點上，電容器的電壓；Vs=為RC電路充電的源電壓；t是時間長度；τ=RC，指的是電容器充放電時間常數。

下圖是電容器的充電曲線，當充電時間在5倍時間常數（5τ）時，電容器的充電量達到了99.3%，在實際應用中，通常認為電容器已充滿電，不必糾結那0.7%，電容器的容值本身就存在誤差。

另一個是放電方程式：Vc=Vs[e(-t/τ)]，同樣道理，在5倍時間常數的放電時間中，電容器放電至總電量的7%。在實際應用中，可以認為電容器已經完全放電。放電曲線參考下圖：

到這裡為止就講完了RC電路的計算方法，另外我建議電友們不必死記硬背公式，電容器的充放電現象在自然界中隨處可見，我們應該培養起對電路的直覺，快速判斷出電路的基本功能，然後就是熟悉每個元器件的參數規格，這樣就可以為今後的電路設計打下良好的基礎了。

在最後，如果還有電友對電容器這塊知識點有疑問，直接在文章末尾給我留言吧。

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