電容充放電時(shí)間計(jì)算方法

發(fā)布時(shí)間:2025-01-13
1、l、c元件稱為“慣性元件”,即電感中的電流、電容器兩端的電壓,都有一定的“電慣性”,不能突然變化。充放電時(shí)間,不光與l、c的容量有關(guān),還與充/放電電路中的電阻r有關(guān)。“1uf電容它的充放電時(shí)間是多長(zhǎng)?”,不講電阻,就不能回答。
rc電路的時(shí)間常數(shù):τ=rc
充電時(shí),uc=u×[1-e(-t/τ)] u是電源電壓
放電時(shí),uc=uo×e(-t/τ) uo是放電前電容上電壓
rl電路的時(shí)間常數(shù):τ=l/r
lc電路接直流,i=io[1-e(-t/τ)] io是最終穩(wěn)定電流
lc電路的短路,i=io×e(-t/τ)] io是短路前l(fā)中電流
2、設(shè)v0 為電容上的初始電壓值;
v1 為電容最終可充到或放到的電壓值;
vt 為t時(shí)刻電容上的電壓值。則:
vt=v0 +(v1-v0)× [1-e(-t/rc)]

t = rc × ln[(v1 - v0)/(v1 - vt)]
例如,電壓為e的電池通過r向初值為0的電容c充電,v0=0,v1=e,故充到t時(shí)刻電容上的電壓為:
vt=e × [1-e(-t/rc)]
再如,初始電壓為e的電容c通過r放電 , v0=e,v1=0,故放到t時(shí)刻電容上的電壓為:
vt=e × e(-t/rc)
又如,初值為1/3vcc的電容c通過r充電,充電終值為vcc,問充到2/3vcc需要的時(shí)間是多少?
v0=vcc/3,v1=vcc,vt=2*vcc/3,故 t=rc × ln[(1-1/3)/(1-2/3)]=rc × ln2 =0.693rc
注:ln()是e為底的對(duì)數(shù)函數(shù)
3、提供一個(gè)恒流充放電的常用公式:⊿vc=i*⊿t/c.再提供一個(gè)電容充電的常用公式:vc=e(1-e(-t/r*c))。rc電路充電公式vc=e(1-e(-t/r*c))。 關(guān)于用于延時(shí)的電容用怎么樣的電容比較好,不能一概而論,具體情況具體分析。實(shí)際電容附加有并聯(lián)絕緣電阻,串聯(lián)引線電感和引線電阻。還有更復(fù)雜的模式--引起吸附效應(yīng)等等。供參考。
e是一個(gè)電壓源的幅度,通過一個(gè)開關(guān)的閉合,形成一個(gè)階躍信號(hào)并通過電阻r對(duì)電容c進(jìn)行充電。e也可以是一個(gè)幅度從0v低電平變化到高電平幅度的連續(xù)脈沖信號(hào)的高電平幅度。電容兩端電壓vc隨時(shí)間的變化規(guī)律為充電公式vc=e(1-e(-t/r*c))。式中的t是時(shí)間變量,小e是自然指數(shù)項(xiàng)。舉例來說:當(dāng)t=0時(shí),e的0次方為1,算出vc等于0v。符合電容兩端電壓不能突變的規(guī)律。diangon.com,對(duì)于恒流充放電的常用公式:⊿vc=i*⊿t/c,其出自公式:vc=q/c=i*t/c。舉例來說:設(shè)c=1000uf,i為1a電流幅度的恒流源(即:其輸出幅度不隨輸出電壓變化)給電容充電或放電,根據(jù)公式可看出,電容電壓隨時(shí)間線性增加或減少,很多三角波或鋸齒波就是這樣產(chǎn)生的。根據(jù)所設(shè)數(shù)值與公式可以算出,電容電壓的變化速率為1v/ms。這表示可以用5ms的時(shí)間獲得5v的電容電壓變化;換句話說,已知vc變化了2v,可推算出,經(jīng)歷了2ms的時(shí)間歷程。當(dāng)然在這個(gè)關(guān)系式中的c和i也都可以是變量或參考量。詳細(xì)情況可參考相關(guān)的教材看看。供參考。
4、首先設(shè)電容器極板在t時(shí)刻的電荷量為q,極板間的電壓為u.,根據(jù)回路電壓方程可得:
u-u=ir(i表示電流),
又因?yàn)閡=q/c,i=dq/dt(這兒的d表示微分哦),
代入后得到:
u-q/c=r*dq/dt,
也就是rdq/(u-q/c)=dt,然后兩邊求不定積分,并利用初始條件:t=0,q=0就得到q=cu【1-e-t/(rc)】這就是電容器極板上的電荷隨時(shí)間t的變化關(guān)系函數(shù)。順便指出,電工學(xué)上常把rc稱為時(shí)間常數(shù)。
相應(yīng)地,利用u=q/c,立即得到極板電壓隨時(shí)間變化的函數(shù),
u=u【1-e -t/(rc)】。從得到的公式看,只有當(dāng)時(shí)間t趨向無窮大時(shí),極板上的電荷和電壓才達(dá)到穩(wěn)定,充電才算結(jié)束。
但在實(shí)際問題中,由于1-e-t/(rc)很快趨向1,故經(jīng)過很短的一段時(shí)間后,電容器極板間電荷和電壓的變化已經(jīng)微乎其微,即使我們用靈敏度很高的電學(xué)儀器也察覺不出來q和u在微小地變化,所以這時(shí)可以認(rèn)為已達(dá)到平衡,充電結(jié)束。
舉個(gè)實(shí)際例子吧,假定u=10伏,c=1皮法,r=100歐,利用我們推導(dǎo)的公式可以算出,經(jīng)過t=4.6*10(-10)秒后,極板電壓已經(jīng)達(dá)到了9.9伏。真可謂是風(fēng)馳電掣的一剎那。
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