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RC電路的主角如何讓電容器變得沒有脾氣?

冬至子 ? 來源:李皆寧 ? 作者:李皆寧老師 ? 2023-09-05 17:13 ? 次閱讀

對于數學基礎不太好的電子愛好者們,我想說的是,要學好電子這門技術,不需要掌握高深的數學技巧,只要懂得基本的函數,就能完成產品設計的工作,絲毫不會影響到設計的精度 。當然,如果能對微積分有所了解那就更好。

圖片

電容器公式

串聯電容器:Ct=1/(1/C1+1/C2+...+1/Cn);

兩個串聯電容器:Ct=C1C2/(C1+C2);

并聯電容器:Ct=C1+C2+...+Cn;

其中Ct=等效總電容值;C1,C2,C3...Cn指的是電容器編號 。

電荷存儲量:Q=CV;

單位時間內通過導體橫截面的電量:Q=It;

**其中Q=以庫倫為單位的電荷量(C);C=以法拉第為單位的電容值(F);V=以伏特為單位的電壓值(V);I=以安培為單位的電流值(A);t=以秒為單位的時間長度(s)** 。

流經一個電容器的即時電流:i=Cdv/dt;

**其中i=流經電容器的即時電流;C為電容值;dv/dt=電壓的瞬時變化率** 。

儲存在電容器中的能量:E=0.5CV2;

其中E=儲存在電容器中的能量,單位是焦耳(J)

RC電路分析

充電方程式為:Vc=Vs[1-e(1t/τ)];

這里的Vc=任一瞬時時間點上,電容器的電壓;Vs=為RC電路充電的源電壓;t是時間長度;τ=RC,指的是電容器充放電時間常數。

下圖是電容器的充電曲線, 當充電時間在5倍時間常數(5****τ)時,電容器的充電量達到了99.3%,在實際應用中,通常認為電容器已充滿電 ,不必糾結那0.7%,電容器的容值本身就存在誤差。

圖片

另一個是放電方程式:Vc=Vs[e(-t/τ)],同樣道理, 在5倍時間常數的放電時間中,電容器放電至總電量的7%。在實際應用中,可以認為電容器已經完全放電 。放電曲線參考下圖:

圖片

到這里為止就講完了RC電路的計算方法,另外我建議電友們不必死記硬背公式,電容器的充放電現象在自然界中隨處可見,我們應該培養起對電路的直覺,快速判斷出電路的基本功能,然后就是熟悉每個元器件的參數規格,這樣就可以為今后的電路設計打下良好的基礎了。

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