电容的充放电波形

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电容的充电和放电

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v

c

逐渐增大。一旦电容

两端电压v

c 增大至与电源电压V相等时，v

c

= 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v

c

不能突变。

当切断电容和电源的连接后，电容通过电阻R

D

进行放电，两块板之间的电压将

会逐渐下降为零，v

c

= 0，见图4。

图4: 电容正在放电

在图3和图4中，R

C 和R

D

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v

c

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。

电容充电的速度与电容量成反比，与充电电流成正比。改变了充电电流，也就改变了电容充电的速度，从而达到控制脉冲沿的目的。

恒流冲\放电,在电容上可以获得线性上升\下降的波形。