回覆列表
  • 1 # chriss88

    電容電壓的關係,電容電壓的計算公式

    電容(Capacitance)亦稱作“電容量”,是指在給定電位差下的電荷儲藏量,記為C,國際單位是法拉(F)。

    一般來說,電荷在電場中會受力而移動,當導體之間有了介質,則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體上,造成電荷的累積儲存,儲存的電荷量則稱為電容。

    電容是指容納電場的能力。

    任何靜電場都是由許多個電容組成,有靜電場就有電容,電容是用靜電場描述的。一般認為:孤立導體與無窮遠處構成電容,導體接地等效於接到無窮遠處,並與大地連線成整體。

    電容(或稱電容量)是表現電容器容納電荷本領的物理量。

    電容從物理學上講,它是一種靜態電荷儲存介質,可能電荷會永久存在,這是它的特徵,它的用途較廣,它是電子、電力領域中不可缺少的電子元件。主要用於電源濾波、訊號濾波、訊號耦合、諧振、濾波、補償、充放電、儲能、隔直流等電路中。

    電容器所帶電量Q與電容器兩極間的電壓U的比值,叫電容器的電容。【電容電壓的關係,電容電壓的計算公式

    在電路學裡,給定電勢差,電容器儲存電荷的能力,稱為電容(capacitance),標記為C。

    採用國際單位制,電容的單位是法拉第(farad),標記為F。電工天下

    由於法拉這個單位太大,所以常用的電容單位有毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)等,如果用GSC單位制,電容的單位是靜法。

    根據電容的定義,電容器兩極間的單位電壓下儲藏的電量叫做電容,電容應該是電量與電壓的比值,也就是C=Q/U。

    一個電容器,如果帶1庫侖的電量時兩級間的電壓是1伏特,這個電容器的電容就是1法拉第,即:C=Q/U 。

    但電容的大小不是由Q(帶電量)或U(電壓)決定的,即電容的決定式為:C=εS/4πkd 。其中,ε是希臘字母,讀作epsilon,是一個常數,S為電容極板的正對面積,d為電容極板的距離,k則是靜電力常量。常見的平行板電容器,電容為C=εS/d(ε為極板間介質的介電常數,S為極板面積,d為極板間的距離)。

    電容的充放電計算公式

    電容充放電時間的計算

    電容充放電時間的計算: 1.L、 元件稱為“慣性元件”, C 即電感中的電流、 電容器兩端的電壓, 都有一定的“電慣性”, 不能突然變化。

    充放電時間,不光與 L、C 的容量有關,還與充/放電電路中的電阻 R 有關。

    “1UF 電容它的充放電時間是多長?”,不講電阻,就不能回答。

    RC 電路的時間常數:τ=RC 充電時,uc=U×[1-e^(-t/τ)] U 是電源電壓 放電時,uc=Uo×e^(-t/τ) Uo 是放電前電容上電壓 RL 電路的時間常數:τ=L/R LC 電路接直流,i=Io[1-e^(-t/τ)] Io 是最終穩定電流 LC 電路的短路,i=Io×e^(-t/τ)] Io 是短路前 L 中電流 2. 設 V0 為電容上的初始電壓值; V1 為電容最終可充到或放到的電壓值;

    Vt 為 t 時刻電容上的電壓值。

    則:

    Vt=V0 +(V1-V0)× [1-exp(-t/RC)] 或 t = RC × Ln[(V1 - V0)/(V1 - Vt)] 例如,電壓為 E 的電池透過 R 向初值為 0 的電容 C 充電,V0=0,V1=E,故充到 t 時刻電容 上的電壓為: Vt=E × [1-exp(-t/RC)]

    再如,初始電壓為 E 的電容 C 透過 R 放電 , V0=E,V1=0,故放到 t 時刻電容上的電壓為: Vt=E × exp(-t/RC)

    又如,初值為 1/3Vcc 的電容 C 透過 R 充電,充電終值為 Vcc,問充到 2/3Vcc 需要的時間 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 為底的指數函式;Ln()是 e 為底的對數函式

    3. 提供一個恆流充放電的常用公式:?Vc=I*?t/C. 【電容電壓的關係,電容電壓的計算公式】

    再提供一個電容充電的常用公式: Vc=E(1-e-(t/R*C))。RC 電路充電公式 Vc=E(1-e-(t/R*C))中的:-(t/R*C)是 e 的負指數項 。 關於用於延時的電容用怎麼樣的電容比較好,不能一概而論,具體情況具體分析。實際電容 附加有並聯絕緣電阻,串聯引線電感和引線電阻。還有更復雜的模式--引起吸附效應等等。

    E 是一個電壓源的幅度, 透過一個開關的閉合, 形成一個階躍訊號並透過電阻 R 對電容 C 進行充電。E 也可以是一個幅度從 0V 低電平變化到高電平幅度的連續脈衝訊號的高電平幅度。 電容兩端電壓 Vc 隨時間的變化規律為充電公式 Vc=E(1-e-(t/R*C))。

    其中的: -(t/R*C) 是 e 的負指數項,這裡沒能表現出來,需要特別注意。式中的 t 是時間變數,小 e 是自然指 數項。舉例來說:當 t=0 時,e 的 0 次方為 1,算出 Vc 等於 0V。符合電容兩端電壓不能突 變的規律。

    對於恆流充放電的常用公式:?Vc=I*?t/C,其出自公式:Vc=Q/C=I*t/C。 電工天下

    舉例:設 C=1000uF,I 為 1A 電流幅度的恆流源(即:其輸出幅度不隨輸出電壓變化)給電容 充電或放電,根據公式可看出,電容電壓隨時間線性增加或減少,很多三角波或鋸齒波就是 這樣產生的。根據所設數值與公式可以算出,電容電壓的變化速率為 1V/mS。

    這表示可以 用 5mS 的時間獲得 5V 的電容電壓變化;換句話說,已知 Vc 變化了 2V,可推算出,經歷 了 2mS 的時間歷程。

    當然在這個關係式中的 C 和 I 也都可以是變數或參考量。詳細情況可 參考相關的教材看看。供參考。

    4. 可得: 首先設電容器極板在 t 時刻的電荷量為 q,極板間的電壓為 u.,根據迴路電壓方程:U-u=IR(I 表示電流),又因為 u=q/C,I=dq/dt(這兒的 d 表示微分哦),代入後得到: U-q/C=R*dq/dt, 也就是 Rdq/(U-q/C)=dt,然後兩邊求不定積分, 並利用初始條件: t=0,q=0 就得到 q=CU 【1-e^ -t/(RC)】這就是電容器極板上的電荷隨時間 t 的變化關係函式。

    順便指出,電工學上常把 RC 稱為時間常數。

    相應地,利用 u=q/C,立即得到極板電壓隨時間變化的函式, u=U【1-e^ -t/(RC)】。

    從得到的公式看,只有當時間 t 趨向無窮大時,極板上的電荷和電壓 才達到穩定,充電才算結束。

    但在實際問題中,由於 1-e ^-t/(RC)很快趨向 1,故經過很短的一段時間後,電容器極板間電荷和電壓的變化已經微乎其微,即使用靈敏度很高的電學儀器也察覺不出來 q 和 u 在微小地變化,所以這時可以認為已達到平衡,充電結束。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
  • 火影忍者手遊角都值得買嗎?