电容器充电放电原理?

有许多功能,其最基本的性能是充电和放电。然而,许多人对其充放电原理感到困惑。充电后,电容器的两个极板之间存在电场,从电源获得的电能在充电过程中存储在电容器中。放电-使充电电容器失去电荷的过程称为放电。简而言之,由于充电是一个“过程”,因此不会在瞬间充电。在问题的第一句中,“在电容器充电过程中,保持与电源的连接,并且板之间的电压保持不变。”不要谈论“过程”,但这实际上并不存在。

电容有许多功能,其最基本的性能是充电和放电。然而,许多人对其充放电原理感到困惑。根据字面理解,可以简单地理解,充电是将电流传输到电容器以进行临时存储,而放电是消耗电容器中的电流。电容器充放电的基本原理是什么?接下来,让我们详细介绍一下。

充电-给电容器充电(存储电荷和能量)的过程称为充电。此时,电容器的两个极板中的一个始终带正电荷,另一个极板带负电荷。将电容器的一块极板连接到电源的正极(如电池组),另一块极板连接到电源的负极,两块极板将分别承载相同数量的异质电荷。充电后,电容器的两个极板之间存在电场,从电源获得的电能在充电过程中存储在电容器中。

放电-使充电电容器失去电荷(释放电荷和电能)的过程称为放电。例如,用导线连接电容器的两极,两极上的电荷相互抵消,电容器将释放电荷和电能。放电后,电容器两个极板之间的电场消失,电能转换为其他形式的能量。

一般来说,在一般电子电路中,电容器通常用于实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移和波形变换,这是其充放电功能的演变。简而言之,由于充电是一个“过程”,因此不会在瞬间充电。在问题的第一句中,“在电容器充电过程中,保持与电源的连接,并且板之间的电压保持不变。”这里不是“板间电压”不变,而是电源电压不变。如果电源没有内阻,并且电流可以无限大,则可以立即充电。不要谈论“过程”,但这实际上并不存在。

使用过的都知道,超级电容器除了储能大的特点外,还有一个特点就是他的充电时间非常的快,一般视容量而定,在10秒到10分钟内几乎能够完成电量充到95%以上,则恰恰就是电词充电时间被超级电容器比下去的原因。

那么充电快又是通过什么原理来实现的呢?超级电容器本身是属于双电层的电容器,他具备了电容器快速充放电的特点外,又具备电池的大容量特点,所以让超级电容器简单实现快速充放电的原因就是他结构设置,对于传统的电容器而言,超级电容器的电极材料采用的都是活性碳类型,而这类电极的材料的内阻要比传统的电容器跟电池都要低很多,无论是在充电还是放电的过程中,速度很快,如果不是电容器内部设置了过量保护速度会更加的快,一般都是在前面瞬间快速完成充电,达到一定的额定量后,就会放慢速度。

超级电容器的快速充放电的特点就被新型的公交汽车而采纳,只要在特定的道路上,只要路程不出状况,基本上可以实现一充一形成,像超级电容器近期就是被关注研发出超级电容器的手机电池,这样的话就能够比目前快充速度还要快的充电速度,只是现在还没有正式推出,好消息的是研发的进程还是正在继续中。

首先。怎么判断电容在直流电路中充放电时电流的流向?

  1 应该是负极放出到一块极板,电池正极将另一块极板上的电子吸了过去。

  2 此时电路是通路   电容的充放电过程,你这么理解是对的。

  3 这个问题,要看这个电路对电容充放电的时间周期。如果高于交流电的周期,那么电容电还没放完,电流方向就改变,开始反向充电,这样电容电压始终不能回零。 如果小于交流电周期,电流还没有回落到零,电容已放电完毕。 总之,只有两周期相同时,电容电压才和电路电压变化一致。

  将的两端接上电源。(注意电容及电池连接的极性,器的负极应与电池的负极相接)电容器就会充电,有电荷的积累。两端电压不断升高,当电容器两端电压UC同电池电压E相等时,充电完毕。此时UC(电容器两端电压)=Q(电容器充电的电量)/C(电容器的电容量),

  当电容器两端去掉电源改加等负载时,电容器进行放电。放电电流I=UC/R(注意Q是逐渐减少的,UC也是逐渐减少的,所以I也是逐渐减少的)。

  电容是一种以电场形式储存能量的无源器件,在选择电容时,要注意保证其质量,可以选择知名品牌的电容,如国巨电容。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VC逐渐增大。一旦电容两端电压VC增大至与电源电压V相等时,VC= 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。

  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VC不能突变。

  当切断电容和电源的连接后,电容通过电阻RD进行放电,两块板之间的电压将会逐渐下降为零,VC= 0,见图4。

  在图3和图4中,RC和RD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vc 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。

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