关于电容器在直流电路中起断路作用的疑问:容抗X=1/w(角频率)c,推导式是C=Q/U,C=dQ/
答案:2 悬赏:30
解决时间 2021-01-10 11:06
- 提问者网友:爱了却不能说
- 2021-01-10 00:36
关于电容器在直流电路中起断路作用的疑问:容抗X=1/w(角频率)c,推导式是C=Q/U,C=dQ/
最佳答案
- 二级知识专家网友:妄饮晩冬酒
- 2021-01-10 01:08
这里有一个非常重要的问题被忽略了。就是:电流=电压/电阻,这是刚刚接触电路时就应该学过的基本定律,欧姆定律。
电容上的电压不可突变原因就是因为有欧姆定律的限制,因为电容上的电流不会在接通电源的瞬时为无限大,电压就不会突变。
当电容上刚刚接通电源时,对突变的电压来说电容上的电压是0,相当于瞬间的短路,电流由欧姆定律约束在最大值U/R,其中的R就是电路(包括电源在内)在电容短路时的电阻。
从能量的角度上说也能看到,在电容的整个充电过程中,电容上得到的电势能是电源提供的能量的50%,剩下的50%被电阻损耗掉了。电容上的能量公式是:U²C×50%。其中Q=UC。
此外,从电流的定义中还可以看到:I=dE/dt,即电流等于电场随时间变化的率。因此串在恒流源上的电容中电流不为0,而是等于电流源的电流。因为电流恒定时,随时间变化电容上的电荷线性增加,电压线性升高,电容中的电流I=dE/dt=常数。
电容在直流电路中的电流为0仅指电路稳定后的静态情况,严格的说电容上的电流为0需要无限长时间才能达到稳定状态。
直流电路的定义是电流的大小和方向不随时间变化的电路。而在整个充电过程中因为电压和电流在不断的变化着,所以不能算作直流电路。只是当电容很小时,这个过程很快达到接近极限状态而被忽略了后续的变化而近似的认为电容是断路状态。
通常用RC表达电阻电容电路的时间常数,这个值越大表示达到稳定状态需要的时间越长。追问当然这个Imax受限于您所说的I=U/R,即导线内阻等,但不可否认,最初电流肯定是Imax,而后衰减追答电容的定义就是单位电压时上面存储的电量,法拉=库仑/伏特。
电容内部的电场强度与电压成正比,与电容量成正比,E=UC。
电流=电场强度对时间的变化率(微分)I=dE/dt。
因此,纯电容上的电流是 电容量乘电压对时间的微分,即:I=dE/dt=C×dU/dt。
由此可知:
①、电压恒定时,纯电容(电路中绝对无电阻和电感成份,实际上这种情况不存在)通电的瞬间因为dU/dt为∞,所以电流无限大,电压瞬间升至最大值,电荷量等于电压×电容,随后因为dU/dt=0,所以电流为0。
②、当有电阻时,RC>0,电容上的电压随通电时间按e的-t/(RC)次方的规律向稳态接近,电流的变化方向与电压的变化方向相反,由电容看作短路时的电流向0接近。
③、当电压为非稳定电压时,电量随电压变化,所以会交替的充电和放电,因而电流随电压大小而正负交替变化,具体要看电压的脉冲波形。但依然是电流是电压的微分关系,即电流的大小是电压的变化率大小。
④、当电源为正弦交流电时,因为正弦曲线的微分是超前90°的正弦曲线,所以电流为超前90°的正弦波。至于哪个是自变量哪个是因变量,要求的量是因变量,已知的量就是自变量。因为它们之间是互为因果的关系。追问我觉得有几点值得商榷,首先Q= εAE= εAU/d,I=dQ/dt,E是变化的,但电流应该为电通量的变换率,这样感觉稍好些,当然您说的也对。而E=UC,您说E与电容量成正比,个人觉得不很严谨,因为C为常量,无所谓正比,如果E与U,C都成正比了,那E=UC不会是线性变化了,您说对吧?其他方面大致我没有异议,感谢您的指导,能否留个您的联系方式,冒昧得问一句方便请教呢?,谢谢。追答C在指定了电容量后是常量,但在公式中不是常量,因为不是所有的电容量都相同。
这就象指定了U(恒压源)后U是常量一样,只在具体的问题中成立,但是在公式中U不是常量。
我的QQ在资料中能查到,可以通过QQ联系,加QQ时注明“百度”字样。
电容上的电压不可突变原因就是因为有欧姆定律的限制,因为电容上的电流不会在接通电源的瞬时为无限大,电压就不会突变。
当电容上刚刚接通电源时,对突变的电压来说电容上的电压是0,相当于瞬间的短路,电流由欧姆定律约束在最大值U/R,其中的R就是电路(包括电源在内)在电容短路时的电阻。
从能量的角度上说也能看到,在电容的整个充电过程中,电容上得到的电势能是电源提供的能量的50%,剩下的50%被电阻损耗掉了。电容上的能量公式是:U²C×50%。其中Q=UC。
此外,从电流的定义中还可以看到:I=dE/dt,即电流等于电场随时间变化的率。因此串在恒流源上的电容中电流不为0,而是等于电流源的电流。因为电流恒定时,随时间变化电容上的电荷线性增加,电压线性升高,电容中的电流I=dE/dt=常数。
电容在直流电路中的电流为0仅指电路稳定后的静态情况,严格的说电容上的电流为0需要无限长时间才能达到稳定状态。
直流电路的定义是电流的大小和方向不随时间变化的电路。而在整个充电过程中因为电压和电流在不断的变化着,所以不能算作直流电路。只是当电容很小时,这个过程很快达到接近极限状态而被忽略了后续的变化而近似的认为电容是断路状态。
通常用RC表达电阻电容电路的时间常数,这个值越大表示达到稳定状态需要的时间越长。追问当然这个Imax受限于您所说的I=U/R,即导线内阻等,但不可否认,最初电流肯定是Imax,而后衰减追答电容的定义就是单位电压时上面存储的电量,法拉=库仑/伏特。
电容内部的电场强度与电压成正比,与电容量成正比,E=UC。
电流=电场强度对时间的变化率(微分)I=dE/dt。
因此,纯电容上的电流是 电容量乘电压对时间的微分,即:I=dE/dt=C×dU/dt。
由此可知:
①、电压恒定时,纯电容(电路中绝对无电阻和电感成份,实际上这种情况不存在)通电的瞬间因为dU/dt为∞,所以电流无限大,电压瞬间升至最大值,电荷量等于电压×电容,随后因为dU/dt=0,所以电流为0。
②、当有电阻时,RC>0,电容上的电压随通电时间按e的-t/(RC)次方的规律向稳态接近,电流的变化方向与电压的变化方向相反,由电容看作短路时的电流向0接近。
③、当电压为非稳定电压时,电量随电压变化,所以会交替的充电和放电,因而电流随电压大小而正负交替变化,具体要看电压的脉冲波形。但依然是电流是电压的微分关系,即电流的大小是电压的变化率大小。
④、当电源为正弦交流电时,因为正弦曲线的微分是超前90°的正弦曲线,所以电流为超前90°的正弦波。至于哪个是自变量哪个是因变量,要求的量是因变量,已知的量就是自变量。因为它们之间是互为因果的关系。追问我觉得有几点值得商榷,首先Q= εAE= εAU/d,I=dQ/dt,E是变化的,但电流应该为电通量的变换率,这样感觉稍好些,当然您说的也对。而E=UC,您说E与电容量成正比,个人觉得不很严谨,因为C为常量,无所谓正比,如果E与U,C都成正比了,那E=UC不会是线性变化了,您说对吧?其他方面大致我没有异议,感谢您的指导,能否留个您的联系方式,冒昧得问一句方便请教呢?,谢谢。追答C在指定了电容量后是常量,但在公式中不是常量,因为不是所有的电容量都相同。
这就象指定了U(恒压源)后U是常量一样,只在具体的问题中成立,但是在公式中U不是常量。
我的QQ在资料中能查到,可以通过QQ联系,加QQ时注明“百度”字样。
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- 1楼网友:鸠书
- 2021-01-10 01:53
i=dq/dt,电容器开始要充电的,所以开始肯定有个电流的,然后电容器电充满了,这个电流就消失了,这时候电容器就起断路作用了,前面那个时间很短,到达稳态的时间很短,这样解释你看能理解吗追问我意思也是这样,因为电流到达电容器后明白此路不通,如同汽车一样,但电容就像一个停车场,后续电荷还可以前进直到把停车场停满,但后续电流衰减非常快,因为电容的U要达到直流电源电压的话,必须成指数函数增长,且必须是增长率衰减的增长,电流衰减为0也必须是成呈衰减率减小的衰减,实际上最开始,电流最大,电压最小,而后电流最小,电压达到电源电压,经过这一阶段后才起到所谓的断路作用,是否正确追答对啊 不过研究的一般都是稳定状态下的 所以当作断路就行 电磁场这门课才会讨论暂态过程
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