電容是一種以電場(chǎng)形式儲(chǔ)存能量的無(wú)源器件。在需要的時(shí)候,電容能夠把儲(chǔ)存的能量釋出至電路。電容由兩塊導(dǎo)電的平行板構(gòu)成,在板之間填充上絕緣物質(zhì)或介電物質(zhì)。下面介紹電容的充放電原理。
電容(或稱電容量)是表現(xiàn)電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。電容從物理學(xué)上講,它是一種靜態(tài)電荷存儲(chǔ)介質(zhì),可能電荷會(huì)永久存在,這是它的特征,它的用途較廣,它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。圖1和圖2分別是電容的基本結(jié)構(gòu)和符號(hào)。
圖1 電容的基本結(jié)構(gòu)
圖2 電容的電路符號(hào)
當(dāng)電容連接到一電源是直流電 (DC) 的電路時(shí),在特定的情況下,有兩個(gè)過(guò)程會(huì)發(fā)生,分別是電容的 “充電” 和 “放電”。
若電容與直流電源相接,見(jiàn)圖3,電路中有電流流通。兩塊板會(huì)分別獲得數(shù)量相等的相反電荷,此時(shí)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(shí),vc = V,電容充電完畢,電路中再?zèng)]有電流流動(dòng),而電容的充電過(guò)程完成。
圖3 電容正在充電
由于電容充電過(guò)程完成后,就沒(méi)有電流流過(guò)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(dāng)切斷電容和電源的連接后,電容通過(guò)電阻RD進(jìn)行放電,兩塊板之間的電壓將會(huì)逐漸下降為零,vc = 0,見(jiàn)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(shí)間常數(shù)τ,這個(gè)常數(shù)描述電容的充電和放電速度,見(jiàn)圖5。
圖5 在充電及放電過(guò)程中的電壓Vc和電流iC
電容值或電阻值愈小,時(shí)間常數(shù)也愈小,電容的充電和放電速度就愈快,反之亦然。
電容幾乎存在于所有電子電路中,它可以作為“快速電池”使用。如在照相機(jī)的閃光燈中,電容作為儲(chǔ)能元件,在閃光的瞬間快速釋放能量。
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