RC电路的主角,如何让电容器变得没有脾气

上一次讲到电容器的延时作用,不知道电友们还有没有印象。今天的主角仍然是它,这次干脆就详细讲讲电容器的基础知识,顺便分享RC电路的计算方法,如果觉得公式比较麻烦,直接记住结论即可。

对于数学基础不太好的电子爱好者们,我想说的是,要学好电子这门技术,不需要掌握高深的数学技巧,只要懂得基本的函数,就能完成产品设计的工作,丝毫不会影响到设计的精度。当然,如果能对微积分有所了解那就更好。

电容器公式

串联电容器:

Ct=1/(1/C1+1/C2+...+1/Cn)

两个串联电容器:

Ct=C1C2/(C1+C2)

并联电容器:

Ct=C1+C2+...+Cn

其中Ct=等效总电容值;C1,C2,C3...Cn指的是电容器编号。

电荷存储量:

Q=CV

单位时间内通过导体横截面的电量:

Q=It

其中Q=以库伦为单位的电荷量(C);C=以法拉第为单位的电容值(F);V=以伏特为单位的电压值(V);I=以安培为单位的电流值(A);t=以秒为单位的时间长度(s)。

流经一个电容器的即时电流:

i=Cdv/dt

其中i=流经电容器的即时电流;C为电容值;dv/dt=电压的瞬时变化率。

储存在电容器中的能量:

E=0.5CV²

其中E=储存在电容器中的能量,单位是焦耳(J)。

RC电路分析

充电方程式为:

Vc=Vs[1-e(1t/τ)]

这里的Vc=任一瞬时时间点上,电容器的电压;Vs=为RC电路充电的源电压;t是时间长度;τ=RC,指的是电容器充放电时间常数。

下图是电容器的充电曲线,当充电时间在5倍时间常数(5τ)时,电容器的充电量达到了99.3%,在实际应用中,通常认为电容器已充满电,不必纠结那0.7%,电容器的容值本身就存在误差

另一个是放电方程式:Vc=Vs[e(-t/τ)],同样道理,在5倍时间常数的放电时间中,电容器放电至总电量的7%。在实际应用中,可以认为电容器已经完全放电。放电曲线参考下图:

到这里为止就讲完了RC电路的计算方法,另外我建议电友们不必死记硬背公式,电容器的充放电现象在自然界中随处可见,我们应该培养起对电路的直觉,快速判断出电路的基本功能,然后就是熟悉每个元器件的参数规格,这样就可以为今后的电路设计打下良好的基础了。

在最后,如果还有电友对电容器这块知识点有疑问,直接在文章末尾给我留言吧。

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