電容的串并聯(lián)、充放電電路

電容的串并聯(lián)

1 并聯(lián)

將兩個或多個電容器同極性的電極連接在一起，接入電路的連接方式為電容器的并聯(lián)，兩個電容器的并聯(lián)如圖所示。

電容并聯(lián)總電容等于個并聯(lián)電容之和。

電容器并聯(lián)，相當(dāng)于增大電容器極板的正對面積，所以等效電容總是大于其中任何一個電容器的電容。

2 串聯(lián)

將下一個電容器的正極性端與上一個電容器的負(fù)極性端連接，以第一個電容器的正極性端和最后一個電容器的負(fù)極性端與電路連接，這樣的連接方式稱做串聯(lián)。兩個電容器串聯(lián)如下圖所示。

電容器串聯(lián)時，等效電容的倒數(shù)為各電容的倒數(shù)之和。

電容器串聯(lián)后，相當(dāng)于增大電容器極板之間的距離，等效電容比任何一個電容器的電容都小。電容器串聯(lián)，可以分擔(dān)電路的電壓。

電容的充放電

1 電容充電

在下圖所示的電路中，US為恒壓源，C為電容量很大的電容器，S是單刀雙擲開關(guān)，H是燈泡。先把開關(guān)S與接點(diǎn)1閉合，電源對電容器充電。

在充電過程中并沒有電荷直接通過電容器內(nèi)部的電介質(zhì)，而是電子由電容器的正極板→燈泡→電流表→電源正極→電源負(fù)極→電容器負(fù)極板作定向移動，形成電流的，如下圖所示。

充電過程為充電的開始階段，充電電流較大，u上升較快，隨著的增長，充電電流逐漸減小，且u的上升速度變緩，而向著電源電壓E趨近。曲線如下圖所示。

在電路上可以觀察到燈會由亮到暗，最后熄滅。涉及到的相關(guān)公式如下：

充電時間常數(shù)：

充電電壓：

充電電流：

時間常數(shù)與充電電壓關(guān)系如下：

τc--------充電電壓Vc(v)

0----------0%

1τc------63.2%

2τc------86.5%

3τc------95%

4τc------98.2%

5τc------100%

2 電容放電

把開關(guān)S與接點(diǎn)2閉合，電容對燈H放電。

由圖可知，電容器在放電過程中，也沒有電荷通過電容器內(nèi)部電介質(zhì)。

電容的放電過程為剛開始時，電流最大，之后逐漸減小;電容器帶電量在放電過程開始時最大，之后也逐漸減少，當(dāng)帶電量減小為零時，放電完畢，電流減小為零。

如上圖，對于在高頻工作下的RC電路，由于寄生參數(shù)的影響，很難根據(jù)電路中各元器件的標(biāo)稱值來計算出時間常數(shù)RC，這時，我們可以根據(jù)電容的充放電特性來通過曲線方法計算，前面已經(jīng)介紹過了，電容充電時，經(jīng)過一個時間常數(shù)RC時，電容上的電壓等于充電電源電壓的0.63倍，放電時，經(jīng)過一個時間常數(shù)RC時，電容上的電壓下降到電源電壓的0.37倍。

在電路上可以觀察到燈會由亮到暗，最后熄滅。這個現(xiàn)象在生活著常見到，比如有些電子設(shè)備你關(guān)電源后，設(shè)備上的電源指示燈慢慢熄滅就是電容放電現(xiàn)象。有很多電源插板上能看見。

電容放電涉及到的相關(guān)公式如下：

電容放電時間常數(shù)：

電容放電電壓：

電容放電電流：

總結(jié)

當(dāng)我們想要的電容值，手上沒有時，就可以通過電容的串并聯(lián)得到。通過電容的充放電就可以得到電容的一個特性，電容兩端電壓不能發(fā)生突變。電容的充電過程記不清沒有關(guān)系，但是時間常數(shù)與充電電壓的關(guān)系要記住以及電壓不能發(fā)生突變這個特性也要記住，這兩點(diǎn)在你設(shè)計和分析電路上會提供很大的幫助。

審核編輯：湯梓紅