电容充电和放电的过程怎么分析?

电容充电和放电的过程怎么分析?,第1张

电容电量变化dq电路就流过电量dq,用时间dt,电流I=dq/dt
根据电容公式q=Cu,dq=Cdu
得I=dq/dt=Cdu/dt

线性电容元件的电压电流关系:

1:设电压、电流为时间函数,现在求其电压、电流关系。当极板间的电压变化时,极板上的电荷也随之变化,于是在电容元件中产生了电流。此电流可由下式求得 :I=dq/dt =C(du/dt)

2:上式表明,电流的大小与方向取决于电压对时间的变化率。

3:电压增高时,du/dt〉0,则dq/dt〉0,i〉0,极板上电荷增加,电容器充电;电压降低时,du/dt〈0,则dq/dt〈0,i〈0,极板上电荷减少,电容器反向放电。当电压不随时间变化时,du/dt=0,则I=0,这时电容元件的电流等于零,相当于开路。故电容元件有隔断直流的作用。

这样告诉你吧:用一个恒压源U串连一个电阻R给电容充电,上电瞬间,电容相当于短路,流过电容的电流是U/R,电容两端电压是0,这个时候电容开始充电,电容的电压开始上升,电阻两边的电压差越来越小,所以流过电阻的电流越来越小,所以流过电容的电流也就越来越小,慢慢地,电容电压达到了电源的电压,这个时候电阻的两端没有任何的压差,也就没有电流,电阻和电容是串联在一起的,所以电容也就没有电流。
总结一句话:电容充电的时候电流是变化的,电压是变化的,这些都是以时间为基础,随着时间变化。越往后,电流越小,电压越大,知道充满,电流为0,电压为电源电压。放电是相反的。

电容器连接在交流电上,正半周交流电对电容器充电,负半周时,电容器对电源放电,这样在电路上就有电流流过,好像交流电通过了电容器一样。通过电容器的电流的大小,取决于电容器的容量和交流电的频率。电容器的容量越大,电流越大,电容器对电流的阻碍越小;频率越高,电流越大,通过电容器的电流阻碍越小。电容器对通过其上的交流电的阻碍作用,称为容抗。综合起来,电容器的电容越大、交流电的频率越高,电容器对交流电的阻碍越小,就是容抗越小。

两个极板之间其实没有直接实现电荷的转移
而是由于电源的作用
电源负极向电容器负极板提供电子(负电荷)相当于是夺走了负极板的正电荷
电容器正极板向电源正极提供电子,相当于是电源正极给电容器正极板正电荷
也就是说电源把从负极板得到的正电荷给了正极板
所以说电容器中充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极板移到正极板的过程

其实电容在交流电路中,不但充电,而且放电,交流电每变化一个周期,就要完成一次充放电过程。
电容器接在交流电路中,由于交流电压的周期性变化,它也在周期性的充放电变化。线路中存在充放电电流,这种充放电电流,除相位比电压超前90度外,形状完全和电压一样,这就相当于交流通过了电容器。
和交流电通过电阻是不同,交流电通过电阻,要在电阻上消耗电能(发热)。而通过电容器只是与电源做能量交换,充电时电源将能量送给电容器,放电时电容器又将电能返还给电源,所以这里的电压乘电流所产生的功率叫无功功率。
需要明确的是,电容器接在交流电路中,流动的电子(电流)并没有真正的冲过绝缘层,却在电路中产生了电流。这是因为在线路中,反向放电和正向充电是同一个方向,而正向放电和反向充电是同一个方向,就象接力赛跑,一个团队跑完交流电的正半周,另一个团队接过接力棒继续跑完交流电的负半周


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