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电子学/RC

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RC 电路

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RC 电路是“电阻-电容”电路的简称。电容器通过电阻放电需要无限长的时间,这会随着电阻和电容的值而变化。从实际应用的角度来说,电容器在电子电路中表现得像电压源和可变电阻的组合。

基础知识

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下面是一个简单的 RC 电路

电容器与电阻和电流探头并联。电容器的工作原理是在电路最初接通时充当非常低的电阻负载。这在下图中得到说明

最初,电容器的电阻非常低,几乎为 0。由于电流会走阻力最小的路径,所以几乎所有电流都流过电容器,而不是电阻,因为电阻的电阻要大得多。随着电容器的充电,它的电阻会随着它积累的电荷越来越多而增加。随着电容器电阻的上升,电流不仅开始流向电容器,也开始流向电阻。

一旦电容器的电压等于电池的电压,即它完全充电后,它将不再允许任何电流流过它。最终所有电流都将流过电阻。

电容器的电阻会随着它变得越来越充满而越来越高。一旦它完全充满,实际上它将具有无限电阻(开路连接)。但是,一旦电源断开,电容器就会充当电压源本身

随着时间的推移,电容器的电荷开始下降,它的电压也随之下降。这意味着流经电阻的电流会更少

一旦电容器完全放电,你就会回到原点

如果用灯泡和连接到电池的电容器来做这个实验,你会看到以下现象

  1. 按下开关。灯泡不亮。
  2. 灯泡逐渐变亮...
  3. 灯泡亮度达到最大。
  4. 松开开关。灯泡继续发光。
  5. 灯泡开始变暗...
  6. 灯泡熄灭。

这就是电容器的行为方式。但是,如果你改变 R1 的值、C1 的值或电池的电压呢?我们将在下面研究电阻、电容和充电速率之间的数学关系。

时间常数

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为了找出电容器完全充电或放电需要多长时间,或者电容器需要多长时间才能达到特定电压,你必须知道一些事情。首先,你必须知道起始电压和结束电压。其次,你必须知道电路的时间常数。时间常数用希腊字母“tau”或τ表示。百分比变化的一般公式为

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