直流电源在电容器器里充电与放电的工作性能

 新闻资讯     |      2019-01-05 15:33
  直流电源爱电容器中的使用也是非常多的,在电容器中主要是充电和放电这两种功能,直流电源在电容器中的充电与放电都有各自的工作性能,接下来我们大家就一起来简单的看一下直流电源在电容器中充电与放电的基本工作性能。
 

 
  1.电容器充电特性,直流电源对电容器充电示意图。电路中的Ei为直流电源,为电路提供直流工作电压。Rl为电阻,Cl为电容,Sl为开关。
 
  掌握直流电源对电容器的充电过程,是为了更好地掌握电容器对直流电的特性。
 
  (1)第一步分析。开关Sl未接通时,电容Cl中原先没有电荷。电容中没有电荷,电容两端(两根引脚之间)没有电压。
 
  (2)第二步分析。开关Sl接通后,电路中的直流电源Ei开始对电容Cl充电,此时电路中有电流流动,充电电流的路径和方向如图5-2所示。
 
  (3)第三步分析。充电开始后,电容Cl上、下极板上充有电荷,如图5-3所示,即上极板上为正电荷,下极板上为等量的负电荷。
 
  (4)第四步分析。由于电容器极板上的电荷随着充电的进行愈来愈多,电容器两极板之间的电压愈来愈大,这是充电过程。当充电到一定程度后,电容Cl两极板?上的电压(上正下负的直流电压)等于直流电源E1的电压时,如图5-4所示,没有电流流过电阻Rl,说明也没有电流对电容器Cl充电,这时充电结束,电路?中没有电流流动。
 
  (5)第五步分析。电容充满电后,由于电路中无电流,所以电阻Rl两端的电压为OV,如图5-5所示,电容Cl处于开路状态(电阻Rl是不会开路的),直流电流不能继续流动,说明电容具有隔开直流电流的作用,即电容器具有隔直的作用。
 

 
  2.电容器充电过程细节
 
  (1)电容充满电的时间长短与电阻Rl和电容Cl的大小相关,即与时间常数r有关。R1、C1大时,充电时间长;兄和C1小时,充电时间短。
 
  r=?R1?C1
 
  (2)图5-6所示是从示波器上看到的电容两端充电电压随时间变化的特性曲线。刚开始充电时电流大,电容两端充电电压上升速度快,到后面愈来愈慢了。在很短的时间,电容两端的电压接近充电的电源电压。
 
  (3)在直流电源对电容充电的回路中,电容器两端所充到的直流电压大小与直流电源电压大小有关,在充电完成后,电容器两端的直流电压大小等于直流电源电压?的大小(当然电容器的耐压要能承受住直流电源的电压)。如果直流电源电压是6V,充电结束后Cl上的电压为6V:如果直流电源电压是9V,充电结束后Cl?上的电压为9V。
 
  在整个充电过程中,充电电流都没有直接从电容Cl的两个极板之间流过,因为两极板之间是高度纯缘的,充电电流只在电容Cl的外部电路中流动。
 
  3.反方向充电
 
  图5-7是电容反方向充电示意图。将电池E1极性调换方向,Cl中无电荷,对电容Cl的充电过程和结果与正向充电相似。由于直流电源的极性反了,所以在电容Cl上充到的直流电压为下正上负。
 
  4.电容器放电过程
 
  图5-8是电容放电示意图。如果电容器充满电后(Cl上端正下端负),按图示电路接好,这时Cl要完成放电过程。在电路中产生图示电流,这就是放电电流。
 

 
  5.电容放电曲线
 
  波器上观察到的电容放电特性曲线。Q2008F41从曲线中可以看出,开始时放电电流很大,后来愈来愈小,直至为零。