RC 并聯電路既可通過直流又可通過交流信號。它和 RC 串聯電路有著同樣的轉折頻率:f0=1/2πR1C1。當輸入信號頻率小于f0時,信號相對電路為直流,電路的總阻抗等于 R1;當輸入信號頻率大于f0 時C1 的容抗相對很小,總阻抗為電阻阻值并上電容容抗。當頻率高到一定程度后總阻抗為0。
電容充放電
當電容器接通電源以后,在電場力的作用下,與電源正極相接電容器極板的自由電子將經過電源移到與電源負極相接的極板下, 正極由于失去負電荷而帶正電, 負極由于獲得負電荷而帶負電,正,負極板所帶電荷大小相等,符號相反。電荷定向移動形成電流,由于同性電荷的排斥作用,所以開始電流最大,以后逐漸減小,在電荷移動過程中,電容器極板儲存的電荷不斷增加,電容器兩極板間電壓 Uc 等于電源電 壓U時電荷停止移動,電流 I=0,開關閉合,通過導線的連接作用,電容器正負極板電荷中和掉。 當K閉合時,電容器C正極正電荷可以移動 負極上中和掉,負極負電荷也可以移到正極中和掉,電荷逐漸減少,表現電流減小,電壓也逐漸減小為零。
①、充電
圖1 電容充電
見圖1,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。
由于電容充電過程完成后,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。
②、放電
當切斷電容和電源的連接后,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2。
圖2 電容放電
③、時間常數
兩圖中,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3。
圖3 電容充放電時間常數圖
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。 電容幾乎存在于所有電子電路中,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。
其中,充放電過程中的電壓和電流計算公式如圖4。
圖4 電容充放電中的電壓VC和電流iC
rc并聯電路充放電時間計算
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)]
求充電到90%VCC的時間。(V0=0,V1=VCC,Vt=0.9VCC) 代入上式: 0.9VCC=0+VCC*[[1-exp(-t/RC)] 既 [[1-exp(-t/RC)]=0.9; exp(-t/RC)=0.1 - t/RC=ln(0.1)
t/RC=ln(10) ln10約等于2.3 也就是t=2.3RC。 帶入R=10k C=10uf得。 t=2.3*10k*10uf=230ms
RC回路充放電時間的推導過程需要用高等數學,簡單的方法只要記住RC回路的時間常數τ=R×C,在充電時,每過一個τ的時間,電容器上電壓就上升(1-1/e)約等于0.632倍的電源電壓與電容器電壓之差;放電時相反。
如C=10μF,R=10k,則τ=10e-6×10e3=0.1s 在初始狀態Uc=0時,接通電源,則過0.1s(1τ)時,電容器上電壓Uc為0+(1-0)×0.632=0.632倍電源電壓U,到0.2s(2τ)時,Uc為0.632+(1-0.632)×0.632=0.865倍U……以此類推,直到t=∞時,Uc=U。放電時同樣運用,只是初始狀態不同,初始狀態Uc=U。
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