電容的充放電原理解析

電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件。在需要的時候，電容能夠把儲存的能量釋出至電路。電容由兩塊導電的平行板構成，在板之間填充上絕緣物質或介電物質。下面介紹電容的充放電原理。

電容(或稱電容量)是表現電容器容納電荷本領的物理量。電容從物理學上講，它是一種靜態電荷存儲介質，可能電荷會永久存在，這是它的特征，它的用途較廣，它是電子、電力領域中不可缺少的電子元件。圖1和圖2分別是電容的基本結構和符號。

圖1 電容的基本結構

圖2 電容的電路符號

當電容連接到一電源是直流電 (DC) 的電路時，在特定的情況下，有兩個過程會發生，分別是電容的 “充電” 和 “放電”。

若電容與直流電源相接，見圖3，電路中有電流流通。兩塊板會分別獲得數量相等的相反電荷，此時電容正在充電，其兩端的電位差vc逐漸增大。一旦電容兩端電壓vc增大至與電源電壓V相等時，vc = V，電容充電完畢，電路中再沒有電流流動，而電容的充電過程完成。

圖3 電容正在充電

由于電容充電過程完成后，就沒有電流流過電容器，所以在直流電路中，電容可等效為開路或R = ∞，電容上的電壓vc不能突變。

當切斷電容和電源的連接后，電容通過電阻RD進行放電，兩塊板之間的電壓將會逐漸下降為零，vc = 0，見圖4。

圖4 電容正在放電

在圖3和圖4中，RC和RD的電阻值分別影響電容的充電和放電速度。

電阻值R和電容值C的乘積被稱為時間常數τ，這個常數描述電容的充電和放電速度，見圖5。

圖5 在充電及放電過程中的電壓Vc和電流iC

電容值或電阻值愈小，時間常數也愈小，電容的充電和放電速度就愈快，反之亦然。

電容幾乎存在于所有電子電路中，它可以作為“快速電池”使用。如在照相機的閃光燈中，電容作為儲能元件，在閃光的瞬間快速釋放能量。

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