科普時間:電容充放電原理

2020-11-23 電子產品世界

　　  

 

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201706/361039.htm

　　電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件。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。

　　  

 

　　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。

　　  

 

　　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。

　　  

 

　　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。

　　  

 

　　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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