圖示電容的充放電

2020-12-01 電子產品世界

　　首先。怎麼判斷電容在直流電路中充放電時電流的流向？

　　1 應該是電池負極放出電子到一塊極板，電池正極將另一塊極板上的電子吸了過去。

　　2 此時電路是通路 電容的充放電過程，你這麼理解是對的。

　　3 這個問題，要看這個電路對電容充放電的時間周期。如果高於交流電的周期，那麼電容電還沒放完，電流方向就改變，開始反向充電，這樣電容電壓始終不能回零。 如果小於交流電周期，電流還沒有回落到零，電容已放電完畢。 總之，只有兩周期相同時，電容電壓才和電路電壓變化一致。

　　將電容器的兩端接上電源。（注意電容及電池連接的極性，電解電容器的負極應與電池的負極相接）電容器就會充電，有電荷的積累。兩端電壓不斷升高，當電容器兩端電壓UC同電池電壓E相等時，充電完畢。此時UC（電容器兩端電壓）＝Q（電容器充電的電量）/C（電容器的電容量），

　　當電容器兩端去掉電源改加電阻等負載時，電容器進行放電。放電電流I＝UC/R（注意Q是逐漸減少的，UC也是逐漸減少的，所以I也是逐漸減少的）。

　　電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件，在選擇電容時，要注意保證其質量，可以選擇知名品牌的電容，如國巨電容。在有需要的時候，電容能夠把儲存的能量釋出至電路。電容由兩塊導電的平行板構成，在板之間填充上絕緣物質或介電物質。圖1和圖2分別是電容的基本結構和符號。

圖1: 電容的基本結構

圖2: 電容的電路符號

　　當電容連接到一電源是直流電 （DC） 的電路時，在特定的情況下，有兩個過程會發生，分別是電容的 「充電」 和 「放電」。

　　若電容與直流電源相接，見圖3，電路中有電流流通。兩塊板會分別獲得數量相等的相反電荷，此時電容正在充電，其兩端的電位差VC逐漸增大。一旦電容兩端電壓VC增大至與電源電壓V相等時，VC= V，電容充電完畢，電路中再沒有電流流動，而電容的充電過程完成。

圖3: 電容正在充電

　　由於電容充電過程完成後，就沒有電流流過電容器，所以在直流電路中，電容可等效為開路或R = ∞，電容上的電壓VC不能突變。

　　當切斷電容和電源的連接後，電容通過電阻RD進行放電，兩塊板之間的電壓將會逐漸下降為零，VC= 0，見圖4。

圖4: 電容正在放電

　　在圖3和圖4中，RC和RD的電阻值分別影響電容的充電和放電速度。

　　電阻值R和電容值C的乘積被稱為時間常數τ，這個常數描述電容的充電和放電速度，見圖5。

圖5: 在充電及放電過程中的電壓vc 和電流iC

　　電容值或電阻值愈小，時間常數也愈小，電容的充電和放電速度就愈快，反之亦然。

　　電容幾乎存在於所有電子電路中，它可以作為「快速電池」使用。如在照相機的閃光燈中，電容作為儲能元件，在閃光的瞬間快速釋放能量。
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