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电容器储能特性和电容两端电压不能突变特性

电容器储能特性和电容两端电压不能突变特性

1.电容器储能特性   S07K250
    从理论上讲,电容器不消耗电能,电容器中所充的电荷会储存在电容器中,只要外电路中不存在让电容器放电的条件(放电电路),电荷就一直储存于电容器中,电容器的这—特性称为储能特性。
    实际上电容器存在着各种能量损耗,它损耗电能,当然比起电阻器来,它对电能的损耗要小得多。在电容电路的分析中,通常情况下可以不考虑电容器的耗能,因为考虑耗能后电路分析很复杂。
    2.电容两端电压计算公式
    许多电容电路分析中需要用到电容两端电压不能突变的特性,这是分析电容器电路工作原理时的一个重要特性,也是一个难点。
    电容两端电压不能突变的特性理解起来非常困难,在电容电路的分析中,这一特性的运用也很困难。从电容两端电压的计算公式中可以相对方便地理解这一特性。
    电容两端的电压U由下式决定,即:
                                     U=Q/C
   
式中:Q为电容器内部的电荷量;C为电容器的容量。
    电容器内部没有电荷时,电容两端的电压为OV;电容中电荷越多,电容两端的电压越大。
    电容两端的电压与电容量成反比关系,当具有同样的电荷量时,电容量越大,电容两端的电压越小,大电容两端的电压低于小电容两端的黾压。

    3.充电过程中电容两端电压不能突变特性
    图3-19所示是电容器两端电压不能突变特性示意图。El是直流电源,Sl是开关,Rl是电阻,Cl是电容,这是一个直流电源对电容Cl充电的电路。以下是分析过程说明。

            
   
    (1) Sl未合上时的分析。电容器Cl中无电荷,由上述公式可知,因为Q=OC,所以U=OV,Cl两端的电压为OV。
    (2) Sl接通瞬间的分析。开始对Cl充电,对Cl的充电要有一个过程,所以Sl合上瞬间Cl上仍然无电荷,Cl两端的电压仍为OV。由于在开关Sl合上后瞬间,电容中的电荷只能逐渐积累而不能突然很多,因此电容器两端电压不能发生突变,Cl两端电压仍然为OV。
    (3)原先电容器Cl内部有电荷的分析。这时Cl原先就有电压,在接通电源瞬间,Cl两极板间的电压仍等于原先的电压,即电容两端的电压大小没有改变,这时电容两端的电压不能突变。

    4.放电过程中电容两端电压不能突变特性   S07K275E2GS3
    上面讲的是对电容器充电的情况,在电容器开始放电的瞬间,电容器两端的电压也不能发生突变,其原理一样,因为电容器上的电荷量在充、放电时只能逐渐积累或释放,它是一个渐变的过程,所以其上的电压也只能是渐变而非突变。


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