電容充放電原理

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電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件。在有需要的時候,電容能夠把儲存的能量釋出至電路。電容由兩塊導電的平行板構成,在板之間填充上絕緣物質或介電物質。圖1和圖2分別是電容的基本結構和符號。



當電容連接到一電源是直流電 (DC) 的電路時,在特定的情況下,有兩個過程會發生,分別是電容的 “充電” 和 “放電”。


若電容與直流電源相接,見圖3,電路中有電流流通。兩塊板會分別獲得數量相等的相反電荷,此時電容正在充電,其兩端的電位差vc逐漸增大。一旦電容兩端電壓vc增大至與電源電壓V相等時,vc = V,電容充電完畢,電路中再沒有電流流動,而電容的充電過程完成。


由于電容充電過程完成后,就沒有電流流過電容器,所以在直流電路中,電容可等效為開路或R = ∞,電容上的電壓vc不能突變。

當切斷電容和電源的連接后,電容通過電阻RD進行放電,兩塊板之間的電壓將會逐漸下降為零,vc = 0,見圖4。



在圖3和圖4中,RC和RD的電阻值分別影響電容的充電和放電速度。

電阻值R和電容值C的乘積被稱為時間常數τ,這個常數描述電容的充電和放電速度,見圖5。


電容值或電阻值愈小,時間常數也愈小,電容的充電和放電速度就愈快,反之亦然。

電容幾乎存在于所有電子電路中,它可以作為“快速電池”使用。如在照相機的閃光燈中,電容作為儲能元件,在閃光的瞬間快速釋放能量。


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