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電容器是隔直流的,為什么電池(直流)可以為電容器充電?
在電路分析里,電路的響應有兩種,一種是零輸入響應,一種是零狀態(tài)響應。
所謂零輸入響應,指的是輸入信號為零;所謂零狀態(tài)響應,指的是電路中所有儲能元件和各種電源的狀態(tài)均為零。
在分析零狀態(tài)響應時,要把電壓源短路,電流源開路。
對于電容來說,在零狀態(tài)響應的通電瞬間,它可以認為是電壓為零的電壓源,所以它相當于短路。
我們來看下圖:上一張圖是電路結構,我們看到電源E和它的內(nèi)阻r,開關QF,還有電容C和電阻R。
絕緣電阻
理想的電容器,在其上加有直流電壓時,應沒有電流流過電容器,而實際上存在有微小的漏電流。直流電壓除以漏電流的值,即為電容器的絕緣電阻。其典型值為100 MΩ到10000MΩ?,F(xiàn)在CL11、CBB22等塑料薄膜電容器的絕緣電阻值可達到5000MΩ以上。電容器的絕緣電阻是一個不穩(wěn)定的電氣參數(shù),它會隨著溫度、濕度、時間的變化而變化。若有些電路中濾波效果不好,可以采用并聯(lián)電容的方式來增加濾波效果,但不是隨意的增加并聯(lián)的個數(shù)或隨意放置幾個電容,這樣只會浪費材料。絕緣電阻越大越好。
電容器兩板間的電壓正比于電容器所帶的電荷量,設開始充電之前電容器不帶電,圖6.12中的斜線是電容器兩板間的電壓和電容器所帶電荷量的關系曲線。充電結束時,電容器所帶電荷量為Q,電容器兩板間的電壓等于電源電動勢U=E電動勢。在斜直線下面的兩個窄豎長方形的高度為在當前電容器帶電q時電容器兩板間的電壓U,窄豎長方形的寬度為設想在電壓U之下又充入的小電荷量Δq,窄豎長方形的面積為在充入小電荷量Δq的過程中電源對電容器做的功UΔq。如果把整個充電過程用很多個窄豎長方形表示,所有窄豎長方形面積之和即近似等于整個充電過程中電源對電容器做功之和。窄豎長方形的個數(shù)越多,其面積之和就越接近斜直線下的三角形面積,所以可知在整個充電過程中電源對電容器做的功為斜直線下的三角形面積,即W= 1/2*QE電動勢,此即為電容器儲存的能量。在整個充電過程中電源電動勢做功QE電動勢,即圖6.12中為以斜直線為對角線的矩形面積。一個電容器,如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏,這個電容器的電容就是1法拉,即:C=Q/U。電源電動勢做功QE電動勢與電容器儲存的能量W=1/2*QE電動勢之差為圖6.12中斜直線上方的三角形面積。
眾所周知,高頻設計過程中總是需要功率因素足夠高,但是由于電感性負載的存在,往往事與愿違,這時提高功率因數(shù)的常用方法就是給電感性負載并聯(lián)電容器。由于制造工藝的原因,會造成大電容的分布電感比較大,導致高頻性能不好,而小電容則剛剛相反,So,如果為了讓低頻、高頻信號都很好地通過,那么就可以采用一個大電容再并上一個小電容的方式(其實這已經(jīng)是司空見慣的PCB布局之一了)。在處理旁路電容時需要注意一個問題,就是旁路電容的頻率越高時,受到引線電感成分的影響也越大,因此一般建議使用貼片電容。如果白熾燈泡的亮度和它直接接在220V交流電源上的亮度一樣,說明電容器的內(nèi)部已經(jīng)短路。