电容的充电和放电20108-22LINK电容是一种以电场形式储存能量.PDFVIP

电容的充电和放电 2014-08-22 LINK 电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。在有需要的时候，电 容能够把储存的能量释出至电路。电容由两块导电的平行板构成， 在板之间填充上绝缘物质或介电物质。图 1 和图 2 分别是电容的基 本结构和符号。 图 1: 电容的基本结构 图 2: 电容的电路符号 当电容连接到一电源是直流电 (DC) 的电路时，在特定的情况下， 有两个过程会发生，分别是电容的 “充电” 和 “放电”。 若电容与直流电源相接，见图 3 ，电路中有电流流通。两块板会分 别获得数量相等的相反电荷，此时电容正在充电，其两端的电位差 vc 逐渐增大。一旦电容两端电压 vc 增大至与电源电压 V 相等时， vc = V ，电容充电完毕，电路中再没有电流流动，而电容的充电过 程完成。 图 3: 电容正在充电 由于电容充电过程完成后，就没有电流流过电容器，所以在直流电 路中，电容可等效为开路或 R = ∞ ，电容上的电压vc 不能突变。 当切断电容和电源的连接后，电容通过电阻 RD 进行放电，两块板 之间的电压将会逐渐下降为零，vc = 0 ，见图4。 图 4: 电容正在放电 在图 3 和图 4 中，RC 和 RD 的电阻值分别影响电容的充电和放电速 度。 电阻值 R 和电容值 C 的乘积被称为时间常数 τ ，这个常数描述电容 的充电和放电速度，见图 5。 图 5: 在充电及放电过程中的电压 vc 和电流 iC 电容值或电阻值愈小，时间常数也愈小，电容的充电和放电速度就 愈快，反之亦然。 电容几乎存在于所有电子电路中，它可以作为 “快速电池”使用。 如在照相机的闪光灯中，电容作为储能元件，在闪光的瞬间快速释 放能量。