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電容電壓不能突變-電勢與電壓

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2021-12-25

       電容,這個(ge) 從(cong) 初中就認識的神奇的存在,卻一直是那麽(me) 難以捉摸,最近又被它困擾了好一會(hui) 兒(er) 。問題的起源就是“電容兩(liang) 端電壓不能突變”,通過電容將一變化的信號耦合到電容的另一端,本來嘛,“電容兩(liang) 端電壓不能突變”就是存在大腦中的常識,但是呢,由於(yu) 這次所遇到的電路耦合的並不是所謂的突變信號,這就讓我對以前的常識產(chan) 生了懷疑。

        首先,看一個(ge) 簡單而熟悉的電路:

簡單的電容電阻電路 


      當開關(guan) 閉合的時候,電源通過電阻給電容充電,我們(men) 可以通過回路定理算出電容電壓隨時間變化的曲線,電容電壓不能突變,由0逐漸升至電源電壓。很明顯電容下端的點位是0,上端最終會(hui) 變成與(yu) 電源正端等電位,這是顯而易見的,大家默認了電容下端一直是0電位,電容上端電位是逐漸升高的,那麽(me) 換作下麵的電路,情況又是如何呢?

電容不能突變詳解 


當兩(liang) 個(ge) 開關(guan) 同時關(guan) 閉,那麽(me) 那一瞬間,電容的上下電位各是多少呢?都是0?都是V(電源正端電位)?電容電壓不能突變,但是電位呢?兩(liang) 端電位是怎樣的?在那一瞬間?

我們(men) 可以這樣理解這個(ge) 問題:

當開關(guan) 都閉合的時候,由於(yu) 電位差的存在,電路中獎出現電流,先不管電流具體(ti) 值,電容上端出現的電流與(yu) 下端出現的電流大小是一樣的,那麽(me) 由回路定理可以知道,兩(liang) 個(ge) 電阻上的壓降之和就是電源電勢,那麽(me) 電阻小的那邊,電容與(yu) 預支相近的電源端的電勢差就越小,如果下麵的電阻值很小,甚至可以忽略,那麽(me) 就變成第一個(ge) 電路。

相應的,如果上邊的電阻值很小,那麽(me) 電容上下端的電勢都會(hui) 突變為(wei) V,之後下端的電勢逐漸降到0。

這裏我們(men) 就可以看出所謂的電容耦合突變信號了,真實的電路中,電阻是永遠存在的,電容兩(liang) 端的充放電難度(例如較為(wei) 簡單的電路情形就是電阻的大小)決(jue) 定了電容哪邊的電勢可以突變,進而耦合到另外一端。為(wei) 了進一步理解這件事,我們(men) 看下麵的電路

 

當V1的點位發生突變的時候,如果左邊電阻很小,那麽(me) 電容左端的點位將會(hui) 隨著V1突變,進而導致右端電位跟著突變,如果左邊電阻巨大,那麽(me) ……電容右端就會(hui) 保持在V2,而電容左端也不會(hui) 突變,進而V1就自個(ge) 兒(er) 給電容充放電去了= =,不會(hui) 耦合到右邊。

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首先,所謂的電容電壓,沒有“左端電壓”、“右端電壓”的說法,電容電壓指的是左右兩(liang) 端的電位差,其差值就是電容電壓。在開關(guan) 合上後,C的左端受電場力的作用而聚集正電荷、右端聚集負電荷,電荷逐漸累積,形成C上的電壓;
其次,假如原來電容沒有儲(chu) 存電荷,在S合上後的瞬間,電容兩(liang) 個(ge) 極板上仍然沒有電荷,所以電壓仍為(wei) 零,這就是電壓不能突變;隨著合上時間的推移,電源給電容充電,正極逐漸累積較多的正電荷、負極累積較多的負電荷,使得兩(liang) 極板之間電壓逐漸升高;當兩(liang) 極板之間的電壓等於(yu) 電源電壓E後,電源不再向電容充電,電路的過渡過程結束。

Tags:電容,電壓,突變  
責任編輯:admin
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