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為什么電容器可以給電器供電,它不是只能瞬間輸出電流嗎?

  • 時(shí)間:2021-12-15 08:37:53
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我們來看下圖:

01.jpg

圖中左側(cè)是電容C的充電回路,圖中右側(cè)是電容C的放電回路。充電和放電的轉(zhuǎn)換依靠開關(guān)K來實(shí)現(xiàn)。圖中的R1是充電線路電阻,R2是放電的線路電阻,Rfz是負(fù)載電阻。由于題主未談及充電回路,因此我們把它忽略掉,僅僅討論放電回路。

我們來設(shè)想一下,現(xiàn)在電容上的電壓已經(jīng)充滿,電壓值為Uc。現(xiàn)在我們把開關(guān)K撥到右側(cè),也即R2的左側(cè)。

我們看如下幾件事:

第一件事:電容與電阻的乘積

61b9390d84213.jpg

也就是說,電容與電阻的乘積是時(shí)間。

第二件事:放電回路分析

當(dāng)放電時(shí),電容相當(dāng)于電源。根據(jù)基爾霍夫電壓KVL定律,我們有:

03-.jpg

注意,這里的電容電壓和電容電流均是時(shí)間的函數(shù),電壓[公式]從Uc開始逐漸減小,而電流[公式]也逐漸減小。因此電容上的電壓有如下規(guī)律:

04-.jpg

我們令

05-.jpg

這里的[公式]又被稱為時(shí)間常數(shù),它的值等于放電回路的線路電阻R2與負(fù)載電阻Rfz之和,再乘以電容C得到的積。我們把這個(gè)式子代入到上式中,得到:

06-.jpg

當(dāng)上式中t=0時(shí),

07-.jpg

當(dāng)上式中-.jpg時(shí),08-.jpg,相當(dāng)于電容上的電壓已經(jīng)放完了。

放電曲線如下:

09.jpg

結(jié)論:

答案是:電容放電其實(shí)是有時(shí)間性的。在時(shí)刻0,電容上的電壓為Uc,而在3倍時(shí)間常數(shù)時(shí),電容上的電壓只有5%Uc的電壓了。

可見,電容放電的電壓值是時(shí)間的函數(shù)。

同時(shí),在時(shí)刻零,電流最大。隨著時(shí)間的推移,電流越來越小。當(dāng)時(shí)間等于5倍時(shí)間常數(shù)時(shí),放電電流基本上等于零。


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