電容與電感

2022-10-14 02:09:02 字數 4703 閱讀 2708

一電容 1

1.1鉭電容在電路中的作用: 1

1.2電解電容: 1

1.3 esr對電容的影響 1

1.4 電容充放電過程: 1

1.5電容濾波 3

二電感 3

2.1電感簡介 3

2.2 lc振盪電路簡介 4

三磁珠 4

一電容1.1鉭電容在電路中的作用:

1.穩壓防治電壓抖動及濾波的作用

2.由於體積小容量大,適用於較小空間

3.隨溫度的公升高,穩定性要優於瓷片電容主要原因是普通的陶瓷電容很難做到大的容量,才採用鉭電解電容,它比原來的鋁電解電容穩定性要好很多。鉭電容主要特點是容值大體積小。

在特定的地方需要到容值較大的電容,但又沒有足夠的空間來放置電解電容時就需要用到鉭容,鉭電容體積與一般瓷片電容體積相近!

1.2電解電容:

電解電容因為材質原因,其電容值都比較大,並且有極性。通常用於濾波,耦合電路。

無極性電解電容器通常用於音箱分頻器電路、電視機s校正電路及單相電動機的起動電路。其缺點是介質損耗、容量誤差較大(最大允許偏差為+100%、-20%),耐高溫性較差,存放時間長容易失效。

有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波、退耦、訊號耦合及時間常數設定、隔直流等作用。一般不能用於交流電源電路,在直流電源電路中作濾波電容使用時,其陽極(正極)應與電源電壓的正極端相連線,陰極(負極)與電源電壓的負極端相連線,不能接反,否則會損壞電容器。

1.3 esr對電容的影響

esr值與紋波電壓的關係可以用公式v=r(esr)×i表示。這個公式中的v就表示紋波電壓,而 r表示電容的esr,i表示電流。可以看到,當電流增大的時候,即使在esr保持不變的情況下紋波電壓也會成倍提高。

1.4 電容充放電過程:

假設乙個電容有上下兩極板,上極板與正極相連,下極板與負極相連,與電源相連後,

兩極板間就要形成電勢差,而且和電源兩極電勢差相等,所以上極板帶正電,下極板帶負電,

這樣兩極間才能形成電勢差。而正電荷不會移動,只有負電荷----電子會移動,

所以上極板的電子沿導線,經電源正極-負極移動到下極板,這樣兩極板就會帶異種電荷。

隨著電子的移動,兩極板所帶電荷越來越多,電壓也就越來越大,直到和電源電勢差相等,就充滿電了。

斷開電源後,所帶電荷不會消失,也不會中和(畢竟兩極板間是絕緣的,

正負電荷只能相互吸引,而不能結合在一起),這樣,電勢差就一直存在,直到你要放電,

將兩極板用導線一連,電子就會沿導線從下極板移動到上極板,電勢差就消失了。

電場嗎。只要接上電源,電路裡就有電場,要不電子怎麼會移動。

記住一點,用導線連線的點都等勢,一開始,上極板要和電源正極等勢,

下極板要和負極等勢,電勢差不為零,就形成電場,電子移動,而此時兩極板是通過導線連的,

電子就通過導線移動。

定義:是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質構成。當在兩金屬電極間加上電壓時,

電極上就會儲存電荷,所以電容器是儲能元件。任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體,

組成乙個電容器。平行板電容器由電容器的極板和電介質組成[1] 。

特點:1.它具有充放電特性和阻止直流電流通過,允許交流電流通過的能力。

2.在充電和放電過程中,兩極板上的電荷有積累過程,也即電壓有建立過程,因此,電容器上的電壓不能突變。電容器的充電:

兩板分別帶等量異種電荷,每個極板帶電量的絕對值叫電容器的帶電量。

電容器的放電:電容器兩極正負電荷通過導線中和。在放電過程中導線上有短暫的電流產生。

3.電容器的容抗與頻率、容量之間成反比。即分析容抗大小時就得聯絡訊號的頻率高低、容量大小[1] 。

平行板電容器的電容公式[1] :

介電常數真空εr=1,k為靜電力常量,s為兩板正對面積,d為兩板間距離。

說明:平行板電容器內的電場是勻強電場

這得從電容器的結構上說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(包括空氣)構成的。

通電後,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由於中間的絕緣物質,所以整個電容器是不導電的。

不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。

我們知道,任何物質都是相對絕緣的,當物質兩端的電壓加大到一定程度後,物質是都可以導電的,我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿後,就不是絕緣體了。

不過在中學階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當做絕緣體看。

但是,在交流電路中,因為電流的方向是隨時間成一定的函式關係變化的。而電容器充放電的過程是有時間的,這個時候,在極板間形成變化的電場,而這個電場也是隨時間變化的函式。實際上,電流是通過電場的形式在電容器間通過的。

通用公式c=q/u平行板電容器專用公式:板間電場強度e=u/d ,電容器電容決定式 c=εs/4πkd

電荷與電流的關係為:每秒通過的電荷為1庫侖(c)則電流是1安(a)。具體公式是:1庫侖/1秒=1安培。

電壓在國際單位制中的主單位是伏特(v),簡稱伏,用符號v表示.1伏特等於對1庫侖的電荷做了1焦耳的功,即1 v = 1 j/c.

1)當正(或負)電荷從電勢較高的點移動到電勢較低的點時,是電場力做正功(或電場力做負功);

當正(或負)電荷從電勢較低的點移動到電勢較高的點時,是電場力做負功(或電場力做正功).

(2)從電荷所受電場力的方向與移動方向來判斷,同向做正功反向做負功

(3)從電勢能的變化上判斷:電勢能增加電場力做負功,電勢能減少電場力做正功

(4)應用公式wab =quab計算:帶入時q u 的正負號都帶入,是正就做正功是負就做負功

電場力與電荷運動方向的夾角:銳角,正;鈍角,負.

2)判斷電荷的電性、、始點和終點的電勢高低:

a ,正電荷從高電勢到低電勢,電場力做正功,從低電勢到高電勢,電場力做負功

b ,負電荷從高電勢到低電勢,電場力做負功,從低電勢到高電勢,電場力做正功

1.5電容濾波

般的10pf左右的電容用來濾除高頻的干擾訊號,0.1uf左右的用來濾除低頻的紋波干擾,還

可以起到穩壓的作用。

因而一般大電容濾低頻波,小電容濾高頻波。

由於大容量的電解電容一般具有一定的電感,對高頻及脈衝干擾訊號不能有效地濾除,故在其兩端併聯了乙隻容量為的電容,以濾除高頻及脈衝干擾.耦合作用:在低頻訊號的傳遞與放大過程中,為防止前後兩級電路的靜態工作點相互影響,常採用電容藕合.為了防止訊號中韻低頻分量損失過大,一般總採用容量較大的電解電容。

理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由於電容兩端引腳的電感效應,這時電容應該看成是乙個lc串連諧振電路,自諧振頻率即器件的fsr引數,這表示頻率大於fsr值時,電容變成了乙個電感,如果電容對地濾波,當頻率超出fsr後,對干擾的抑制就大打折扣,所以需要乙個較小的電容併聯對地.原因在於小電容,sfr值大,對高頻訊號提供了乙個對地通路,

二電感2.1電感簡介

當電感線圈通電後再斷電時,繞組兩端會產生乙個比電源電壓高n倍,極性與電源電壓相反的反向電壓,這就是自感電動勢。

電感在電路中的作。基本作用:濾波、振盪、延遲、陷波;形象說法:

「通直流,阻交流;通直流:所謂通直流就是指在直流電路中,電感的作用就相當於一根導線,不起任何作用;阻交流:在交流電路中,電感會有阻抗,即xl,整個電路的電流會變小,對交流有一定的阻礙作用;細化解說:

在電子線路中,電感線圈對交流有限流作用,它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等。

電感的作用是阻礙電流的變化,但是這種作用與電阻阻礙電流流通作用是有區別的電阻阻礙電流流通作用是以消耗電能為其標誌,而電感阻礙電流的變化則純粹是不讓電流變化,當電流增加時電感阻礙電流的增加,當電流減小時電感阻礙電流的減小。電感阻礙電流變化過程並不消耗電能,阻礙電流增加時它將電的能量以磁場的形式暫時儲存起來,等到電流減小時它也將磁場的能量釋放出來,以結果來說,就是阻礙電流的變化。

電感中通過直流電流時,其周圍只呈現固定的磁力線,不隨時間而變化;可是當**圈中通過交流電流時,其周圍將呈現出隨時間而變化的磁力線。根據法拉弟電磁感應定律---磁生電來分析,變化的磁力線**圈兩端會產生感應電勢,此感應電勢相當於乙個「新電源」。當形成閉合迴路時,此感應電勢就要產生感應電流。

由楞次定律知道感應電流所產生的磁力線總量要力圖阻止磁力線的變化的。磁力線變化**於外加交變電源的變化,故從客觀效果看,電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性,在電學上取名為「自感應」,通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間,會發生火花,這自感現象產生很高的感應電勢所造成的。

2.2 lc振盪電路簡介

lc電路大多用在濾波或者振盪電路上,它是一種模擬電路,這種東西一般不會直接跟微控制器連,畢竟微控制器裡運轉的是數字邏輯訊號。

lc振盪電路運用了電容跟電感的儲能特性,讓電磁兩種能量交替轉化,也就是說電能跟磁能都會有乙個最大最小值,也就有了振盪。不過這只是理想情況,實際上所有電子元件都會有損耗,能量在電容跟電感之間互相轉化的過程中要麼被損耗,要麼洩漏出外部,能量會不斷減小,所以實際上的lc振盪電路都需要乙個放大元件,要麼是三極體,要麼是整合運放等數電ic,利用這個放大元件,通過各種訊號反饋方法使得這個不斷被消耗的振盪訊號被反饋放大,從而最終輸出乙個幅值跟頻率比較穩定的訊號。頻率計算公式。

三磁珠磁珠:磁珠專用於抑制訊號線、電源線上的高頻雜訊和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈衝的能力。磁珠是用來吸收超高頻訊號,象一些rf電路,pll,振盪電路,含超高頻儲存器電路(ddrsdram,rambus等)都需要在電源輸入部分加磁珠,而電感是一種蓄能元件,用在lc振盪電路,中低頻的濾波電路等,其應用頻率範圍很少超過50mhz。

磁珠有很高的電阻率和磁導率,等效於電阻和電感串聯,但電阻值和電感值都隨頻率變化。

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