大家都知道,在電源電路中,電容器具有隔直流,通交流的功能。交流電的本身特性和電容器存儲(chǔ)電荷的作用,使得交流電能順利通過電容器,充當(dāng)了一個(gè)臨時(shí)電源的作用。而電容器不讓直流電通過,那直流電為什么可以給電容充電?比如電池就是直流電就可以給電容充電,這是一個(gè)什么原理?
電容器是由兩個(gè)相互絕緣的金屬導(dǎo)體組成,金屬導(dǎo)體面積越大,距離越近電容量越大。電容量和中間絕緣體的介電常數(shù)有關(guān)。電容對(duì)直流電是絕緣的,直流電不能通過電容器。但沒有帶電的電容器在接通電路時(shí),電路的電壓加在電容器兩個(gè)極板上,在兩個(gè)極板產(chǎn)生電場(chǎng),由于電場(chǎng)力的作用,使兩個(gè)極板吸引電荷,當(dāng)電荷產(chǎn)生的內(nèi)電場(chǎng)和電路產(chǎn)生的外電場(chǎng)平衡時(shí),電容器充電結(jié)束,電容器對(duì)于外電路呈現(xiàn)絕緣狀態(tài)。由于交流電電壓是變動(dòng)的,電容器電場(chǎng)永遠(yuǎn)不會(huì)平衡,永遠(yuǎn)處于充放電狀態(tài),但電子沒有通過絕緣體,只是在極板上變化。
電路的響應(yīng)有兩種,零輸入相應(yīng)響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)。
1、零輸入響應(yīng),是指電路輸入信號(hào)為零。
2、零狀態(tài)響應(yīng),是指電路的儲(chǔ)能元器件(電容、電感類元件)和各種電源無初始儲(chǔ)能或狀態(tài)為零,僅由外加激勵(lì)源引起的響應(yīng)。
一、分析零狀態(tài)響應(yīng),需要電壓源短路,電流源開路。
對(duì)于電容器,在零狀態(tài)響應(yīng)的通電瞬間,它可以認(rèn)為是電壓為零的電壓源,所以它相當(dāng)于短路。
電容的充電分為兩部分,一部分時(shí)暫態(tài)的過渡過程,另一部分時(shí)穩(wěn)態(tài)過程。所謂電容隔直流,其實(shí)指的是它的穩(wěn)態(tài)特性。在穩(wěn)態(tài)下,電容的等效電阻為無窮大,直流電流無法通過它,故通過電容電流為零,最多只有極小的漏電流;
在暫態(tài)情況下,電容是可以留過電流的,其中在初始時(shí)刻,電流因?yàn)殡娙萁茷殡妷涸?,它的特征近乎為短路,故電流的初始值最大?/p>
二、如果電源為交流,當(dāng)電流取最大值時(shí),電壓為最小值,而電壓為最小值,而電流取最小值時(shí),電壓反而為最大值。所以對(duì)于交流電源而言,流過電容的電流超前電容電壓90度。
故電容是可以用來隔直流,但只有在穩(wěn)態(tài)時(shí)電容才具有這種性能。當(dāng)直流電壓迅速變化時(shí),也即電源不斷地從零變化到最大值,在變道零,以此循環(huán)往復(fù),電容不但不會(huì)隔直流,反而成為一個(gè)阻抗近似為零的元件。當(dāng)用直流電源給電容充電,并且時(shí)間足夠長(zhǎng),則電容的充電電壓可以達(dá)到電源電動(dòng)勢(shì)相同的水平。即電容是儲(chǔ)能元件,它能儲(chǔ)存能量。