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電容器是絕緣子，因此在包含電容器的任何電路中測(cè)量的電流是從電容器的正側(cè)移動(dòng)到該電容器或其他電容器的負(fù)側(cè)的移動(dòng)。電流不會(huì)流過電容器，因?yàn)殡娏鞑粫?huì)流過絕緣體。當(dāng)電容器電壓等于電池電壓時(shí)，沒有電勢(shì)差，電流停止流動(dòng)，電容器充滿電。如果電壓增加，則電子從正板到負(fù)板的進(jìn)一步遷移會(huì)導(dǎo)致電荷更大，并且在整個(gè)電容器上的電壓更高。

圖1說明了連接到電池的電容器。次連接時(shí)，電容器將不收取費(fèi)用，這意味著電容器兩側(cè)的自由電子數(shù)量大致相等。電容器將開始充電，電池的正板吸引了電容器中的一些自由電子，從而導(dǎo)致連接的電容器板變得積極充電。

圖1。電容器連接到電池。圖像由Amna Ahmad提供電容器的另一個(gè)板連接到電池負(fù)的，將接收從電容器另一側(cè)流離失所的電子，并產(chǎn)生負(fù)電荷。

時(shí)間常數(shù)

電容器充電的速率取決于電容和電路電阻。

計(jì)算費(fèi)用的公式為：

/ [q = cv = it /]

由于t = cv/i和r = v/i

所以

/ [/ tau = rc /]

在哪里

/（/ tau /）=電容器的充電時(shí)間（一個(gè)“時(shí)間常數(shù)”）r =歐姆的阻力

c =法拉德的電容

τ是什么樣的時(shí)間？

時(shí)間常數(shù)通常用希臘字母tau或τ表示，這是電容器充電高達(dá)63％的施加電壓的時(shí)間。

圖2。電容器充電電壓。圖像由Amna Ahmad提供示例1

電路由帶有500 F電容器的100kΩ電阻組成。電容器上的電壓需要多長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到供應(yīng)價(jià)值的63％？

/ [/ tau = rc = 100e+3 / times500E-6 = 50S /]

因此，要增加充電時(shí)間，必須增加電容或電阻。同樣，降低兩個(gè)值也會(huì)降低時(shí)間常數(shù)。

注意該公式不包括電壓或電流。電源電壓不會(huì)影響任何給定電容器的充電時(shí)間。將電源電壓加倍增加了充電電流的一倍，但是推進(jìn)電容器的電荷也加倍，因此充電時(shí)間保持不變。繪制來自恒定電壓的任何電容器充電的時(shí)間的電壓值會(huì)導(dǎo)致指數(shù)曲線朝向施加的電壓增加。

圖3。電容器充電/放電。圖像由Amna Ahmad提供將電容器排放到固定電阻中會(huì)產(chǎn)生另一種指數(shù)曲線，這次降低了零。

由于電流流的逆轉(zhuǎn)，排放電流是負(fù)值。電荷從電容器流出。

曲線顯示當(dāng)電壓迅速變化時(shí)（即，在充電和排放開始時(shí)）時(shí)，電流。

當(dāng)電壓穩(wěn)定時(shí)，電流為零，但是從技術(shù)上講，隨著無窮大的指數(shù)曲線繼續(xù)上升，電壓永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到值（電壓永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到穩(wěn)定值）。

當(dāng)電路電阻值很小時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)高的電流值，并且充電時(shí)間可能會(huì)減少到百萬分之一。 q = vc = it，當(dāng)放電時(shí)間很小時(shí)，高電流必須流動(dòng)。這種高排放電流可能很危險(xiǎn)。

由于沒有介電是的絕緣子，因此，當(dāng)電流從一個(gè)板上泄漏到另一盤時(shí)，帶電的電容器會(huì)慢慢失去電荷。但是，一個(gè)非常好的電容器可能會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)負(fù)責(zé)。

因此，為了降低電擊風(fēng)險(xiǎn)，許多高壓，高功率電路在電容器上連接了高價(jià)值的出血電阻器，以在大約十秒鐘內(nèi)將電荷降低到安全極限（見圖4）。

圖4。電容器充電電路。圖像由Amna Ahmad提供知道電容器需要從電阻和電容計(jì)算到設(shè)定電壓的時(shí)間，可以設(shè)計(jì)電路以以該值運(yùn)行，也許可以打開或關(guān)閉燈或控制電動(dòng)機(jī)運(yùn)行多長(zhǎng)時(shí)間或開始。

存儲(chǔ)在電容器中的能量

當(dāng)電容器充電時(shí)， 板之間存在靜態(tài)電場(chǎng)。這是由于電子從正板到負(fù)板的泵送，以及它們與它們的同行正離子之間的吸引力。存儲(chǔ)的能量的實(shí)際值取決于電容器的容量和電壓。

與電感器必須具有電子流動(dòng)流動(dòng)（電流）以保持其電荷的電感器不同，電容器只需要一個(gè)存儲(chǔ)的電子（靜態(tài)）電荷。電子和正離子之間的吸引力將電子固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫⑶译娙萜鞅３殖潆?，直到泄漏使電荷逸出?/p>

現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)的實(shí)際能量值取決于施加的電壓和電容。使用公式確定電容器中存儲(chǔ)的能量：

/ [w = / frac {1} {2} cv^{2} /]

示例2

1 ?F電容器由300 V DC電源充電。找到存儲(chǔ)在電容器中的能量。

/ [w = / frac {1} {2} cv^{2} = / frac {1} {2} {2} / times1e-6 / times300^{2} = 0.045J（45mj）/]

充電電容器危險(xiǎn)

示例2中電容器中存儲(chǔ)的能量的值當(dāng)然很低。但是，由于整個(gè)端子的電勢(shì)差為300 V，因此操作員可能會(huì)產(chǎn)生不愉快的電擊，即使不是危險(xiǎn)的電擊。

電源斷開連接后，電容器可以存儲(chǔ)很長(zhǎng)時(shí)間。在三相線電壓上使用的電容器的電荷可以超過500V。電路（例如現(xiàn)代開關(guān)模式焊機(jī)）可以具有大型電容器，即使從插座上卸下插頭后，也還活著，遠(yuǎn)高于電源電壓。 。電氣工程師在與電容器打交道時(shí)始終保持護(hù)理。

根據(jù)實(shí)際情況，高排放電流可以從帶電的電容器流動(dòng)。為了說明這一點(diǎn)，請(qǐng)考慮示例3。

示例3

在1μF電容器的端子上連接了0.4Ω的電阻器，將其充電至300 VDC。電流會(huì)流過電容器和電阻器？

摘自歐姆法律：

/ [i = / frac {v} {r} = / frac {300} {0.4} = 750a /]

該電流持續(xù)持續(xù)，然后降低到較低的值。盡管如此，如果電路或電容器不能承受這種當(dāng)前的潮流，則可能會(huì)造成電路損壞。

這種類型的電路是攝影閃光燈的基礎(chǔ)，該電路為幾毫秒的高電流產(chǎn)生了高電流，以產(chǎn)生您將視為相機(jī)閃光燈的明亮電弧。電容器的充電量高達(dá)200-500 V，并排放到XENON氣體填充管中。

在處理電容器或使用使用電容器的電路之前，這是明智的預(yù)防措施，以確保它們已被排出。小電容器可以用短路直接排放。盡管如此，在存在安全問題的情況下，較大的值可能需要放電（出血）電阻 以控制放電期間的電流值。

一些電路具有在電容器上連接的高價(jià)值“出血”電阻，以確保受控放電。這特別適用于更高的電壓電路。