电容器充放电的原理
电容器充放电的原理是:
当电容器接通电源以后,在电场力的作用下,与电源正极相接电容器极板的 自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下,正极由于失去负电荷而带正电,负极由于获得负电荷而带负电,正,负极板所带电荷大小相等,符号相反。电荷定向移动形成电流,由于同性电荷的排斥作用,所以开始电流最大,以后逐渐减小。在电 荷移动过程中,电容器极板储存的电荷不断增加,电容器两极板间电压 Uc 等于电源电压 U 时电荷停止移动,电流 I=0,开关闭合,通过导线的连接作用,电容器正负极板电荷中和掉。当 K 闭合时,电容器C正极正电荷可以移动负极上中和掉,负极负电荷也可以移到正极中和掉,电荷逐渐减少,表现电流减小,电压也逐渐减小为零。
注意事项:
电容器由于电容器的两极具有剩留残余电荷的特点,所以,首先应设法将其电荷放尽,否则容易发生触电事故。处理故障电容器时,首先应拉开电容器组的断路器及其上下隔离开关,如采用熔断器保护,则应先取下熔丝管。此时,电容器组虽已经过放电电阻自行放电,但仍会有部分残余电荷,因此,必须进行人工放电。放电时,要先将接地线的接地端与接地网固定好,再用接地棒多次对电容器放电,直至无火花和放电声为止,最后将接地线固定好。同时,还应注意,电容器如果有内部断线、熔丝熔断或引线接触不良时,其两极间还可能会有残余电荷,而在自动放电或人工放电时,这些残余电荷是不会被放掉的。故运行或检修人员在接触故障电容器前,还应戴好绝缘手套,并用短路线短接故障电容器的两极以使其放电。另外,对采用串联接线方式的电容器还应单独进行放电。
电容器的故障处理:
(1)当电容器爆炸着火时,就立即断开电源,并用砂子和干式灭火器灭火。
(2)当电容器的保险熔断时,应向调度汇报,待取得同意后再拉开电容器的断路器。切断电源对其进行放电,先进行外部检查 ,如套管的外部有无闪络痕迹,外壳是否变形,漏油及接地装置有无短路现象等,并摇测极间及极对地的绝缘电阻值,检查电容器组接线是否完整、牢固,是否有缺相现象,如未发现故障现象,可换好保险后投入。如送电后保险仍熔断,则应退出故障电容器,而恢复对其余部分送电。如果在保险熔断的同时,断路器也跳闸,此时不可强送。须待上述检查完毕换好保险后再投入。
(3)电容器的断路器跳闸,而分路保险未断,应先对电容器放电三分钟后,再检查断路器电流互感器电力电缆及电容器外部等。若未发现异常,则可能是由于外部故障母线电压波动所致。经检查后,可以试投;否则,应进一步对保护全面的通电试验。通过以上的检查、试验,若仍找不出原因,则需按制度办事,对电容器逐渐进行试验。未查明原因之前,不得试投。
处理故障电容器时的安全事项:
处理故障电容器应在断开电容器的断路器后,拉开断路器两侧的隔离开关,并对电容器组放电后进行。电容器组经放电电阻、放电变压器或放电电压互感器放电之后,由于部分残余电荷一时放不尽,应将接地的接地端固定好,再用接地棒多次对电容器放电直至无火花及放电声为止,然后将接地卡子固定好。由于故障电容器可能发生引线接触不良,内部断线或保险熔断等现象,因此仍可能有部分电荷未放出来,所以检修人员在接触故障电容器以前,还应戴上绝缘手套,用短路线将故障电容器的两极短接,还应单独进行放电。
电容是怎么充电放电过程如图,电容C1的两端(AB)都有电压,此时假如电容内的电全部放完,这时电容是怎么充电的,由于A,B两端电压不可能一模一样,那么电容充电是A,B两端都有电流流入电容内充电,还是电压高的一端的电流流入电容(而不管电容的正负极),而电压低的一端则直接流向三极管基极或是集电极。
(1)
电容器在充、放点(储存于释放电荷)的过程中,必然在电路中产生电流,但这个电流并不是从电容的一个极板穿过绝缘物进入另一极板,而是在电容外的电路中来回流动。
(2)
电容两端的电压是逐渐变化的,即电容上有点哑不能突变。当电容器中未充电时,电容两端电压为零,随着充电电荷的增加。电容两端电压逐渐增大,知道等于电源电压为止。放电时,电容两端电压也是逐渐下降到零。
自己按照自己理解说的,可能不太专业,但绝对正确的
电池负极放出电子到一块极板,电池正极将另一块极板上的电子吸了过去。此时电路是通路,电容的充放电过程,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。
将电容器的两端接上电源。(注意电容及电池连接的极性,电解电容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电阻等负载时,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)。
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1,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。
图1: 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2。
图2: 电容正在放电
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3。
图3: 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。
充电过程即是电容器存储电荷的过程。电器与直流电源接通后,与电源正极相连的金属极板上的电荷,向与电源负极相连的金属极板跑去。使得与电源正极相连的金属极板,失去电荷带正电,与电源负极相连的金属极板,得到电荷带负电,这时电容器开始充电。
放电过程即是电容器释放存储电荷的过程。当充电完毕的电容器,位于一个无电源的闭合通路中时,带负电的金属极板上的电荷,便会向带正电的金属极板上跑去。使得正负电荷中和掉,电容器开始放电。
电源开始对电容器充电,
极板上电荷越来越多,极板电压也不断上升,直到极板电压等于电池电压,
这个过程,如果你用电压表测量极板两端电压,
你会发现,充电过程,电压表指示值一直不停上升;
电容器充满电后,你把一只小灯泡接在两极板,电容器开始对灯泡放电,并可能点亮灯泡,
随着电容器不断放电,极板电荷越来越少,极板电压越来越低,灯泡也越来越暗,,,
直到完全熄灭,电容器内的电荷放完了。
电容器充电、放电过程可以用水池蓄水、放水打比仿。
电容器充电,电流流入电容器电容器两端电压上升电荷被储存在电容器中;
水池蓄水水流流入水桶,水桶中的水位上升,水被储存在水桶中。
电容器放电,电流流出电容器电容器两端电压下降电容器中电荷被释放;
水池放水水流流出水桶,水桶中的水位下降,水桶中的水被放出。
将电容并联在电源两端就可以了,需要注意的是电容额定电压应该大于1.4倍电源电压,防止击穿,如果是有极性的电解电容需要注意极性接法,即电解电容的正极引脚联接电源正极,电解电容的负极引脚联接电源负极,接反了容易击穿爆炸。
电容器(简称电容)也是组成电子电路的主要元件.它可以储存电能,具有充电、放电及通交流、隔直流的特性.
电容器的结构特性与作用
1.电容器的结构特性 电容器是由两个相互靠近的金属电极板,中间夹一层绝缘介质构成的.在电容器的两个电极加上电压时,电容器就能储存电能.
1.电容器
(1)电容器:两块相互靠近又彼此绝缘的导体组成电容器.电容器可以储存容纳电荷.
(2)电容器的带电量:一个极板所带电量的绝对值.
(3)电容器的充、放电:
①充电:使电容器带电的过程称为充电,充电后两板带等量异种电荷.
②放电:使充电后的电容器失去电荷叫放电.
2.电容:
(1)定义:电容器所带的电量与两极板间电势差的比值叫电容.定义式:
(2)物理意义:电容是描述电容器储存电荷本领大小的物理量,在数值上等于把电容器两极板间的电势差增加1 V所需充加的电量.
注意:电容C由电容器本身的构造因素决定,与Q、U无关.
(3)电容的单位:法.符号F. 1 F=106 μF=1012pF
3.平行板电容器的电容C:与平行板正对面积S、电介质的介电常数ε成正比,与极板间的距离d成反比.
平行板电容器电容的公式:C= .
式中k为静电力恒量.此式为平行板电容器的决定式,不难看出,电容器的电容大小是由电容器本身的特性决定的.电容是描述电容器的特性的物理量,与电容器带电多少、带不带电荷无关.
4.常用电容器:从构造上看,可分为固定电容器和可变电容器两类.
固定电容器的电容是固定不变的;可变电容器一般是通过改变两极的正对面积来改变电容.当然也可以通过改变两极间的距离、或者改变电容器所充的电介质来改变电容.
5.电容器的额定电压和击穿电压:击穿电压是电容器的极限电压,超过这个电压,电容器内的介质将被击穿.额定电压是电容器长期工作时所能承受的电压,它比击穿电压要低.电容器在不高于额定电压下工作都是安全可靠的,不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的.
电容器具有“通交流、隔直流”的特性.直流电的极性和电压大小是固定不变的,不能通过电容器.而交流电的极性和电压的大小是不断变化的,能使电容器不断地充电与放电,形成充、放电电流.
2.电容器的作用 电容器广泛应用在各种高、低频电路和电源电路中,起退耦(指消除或减轻两个以上电路间在某方面相互影响的方法)、耦合(将两个或两个以上的电路连接起来并使之相互影响的方法)滤波(滤除干扰信号、杂波等)、旁路(与某元器件或某电路相并联,其中某一端接地)、谐振(指与电感并联或串联后,其振荡频率与输入频率相同是产生的现象.例如,调谐选择电台频率)、降压、定时等作用.
电容(Capacitance)亦称作“电容量”,是指在给定电位差下自由电荷的储藏量,记为C,国际单位是法拉(F)。一般来说,电荷在电场中会受力而移动,当导体之间有了介质,则阻碍了电荷移动而使得电荷累积在导体上,造成电荷的累积储存,储存的电荷量则称为电容。
电容是指容纳电荷的能力。任何静电场都是由许多个电容组成,有静电场就有电容,电容是用静电场描述的。一般认为:孤立导体与无穷远处构成电容,导体接地等效于接到无穷远处,并与大地连接成整体。
电容(或称电容量)是表现电容器容纳电荷本领的物理量。电容从物理学上讲,它是一种静态电荷存储介质,可能电荷会永久存在,这是它的特征,它的用途较广,它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、滤波、补偿、充放电、储能、隔直流等电路中。