當從完全充電的RC電路中移除電壓源時,電容器C將通過電阻放電回來,R
在之前的 RC充電電路中教程,我們看到電容器C如何通過電阻器充電,直到它達到等于5個時間常數或5T的時間,然后保持完全充電。
如果這個完全充電的電容器現在斷開連接根據其直流電池供電電壓,它將無限期地存儲在充電過程中產生的能量(假設一個理想的電容并忽略任何內部損耗),保持其端子上的電壓恒定。
如果電池現在是當開關再次閉合時,電容器將通過電阻器 R 向后放電,因為我們現在有一個放電電路。當電容器通過串聯電阻器放電時,電容器內存儲的能量被提取,電容器上的電壓 Vc 衰減到零,如下所示。
RC放電電路
正如我們在之前的RC充電電路中看到的那樣,RC放電電路,時間常數(τ)仍然等于 63%的值。然后對于最初完全充電的RC放電電路,在一個時間常數 1T 之后,電容器兩端的電壓下降了 63%的初始值 1 - 0.63 = 0.37 或 37%的初始值。
電路的時間常數是電容器放電所需的時間低至其完全充電值的 37%。因此,RC電阻電路的一個時間常數給出,因為電路板上的電壓代表其最終值的37%,即零伏(完全放電),在我們的曲線中,這是以 0.37Vs 。
當電容器放電時,它會以遞減的速率失去電荷。在放電開始時,電路的初始條件是 t = 0 , i = 0 且 q = Q 。電容器板兩端的電壓等于電源電壓,并且 Vc = Vs 。當電路板上的電壓達到最大值時,最大放電電流在電路周圍流動。
RC放電電路曲線
當開關閉合時,電容器現在開始放電,如圖所示。 RC放電曲線的衰減速率在開始時更陡,因為放電速率在開始時最快,然后隨著電容器以較慢的速率失去電荷而指數地逐漸減小。隨著放電繼續, Vc 下降并且放電電流更小。
我們在之前的充電電路中看到電容器兩端的電壓 C 等于 0.5Vc , 0.7T ,最終在 5T 達到穩態完全放電值。
對于RC放電電路,放電期間電容兩端的電壓( Vc )作為時間的函數定義為:
其中:
Vc 是電容兩端的電壓
Vs 是電源電壓
t 是自電源電壓消除后經過的時間
RC 是
就像之前的RC充電電路一樣,我們可以說在RC放電電路中時間給出了電容器將其自身放電至一個時間常數所需的電壓如:
其中,R為Ω,C為法拉。
然后我們可以在下表中顯示百分比電壓和電流值對于給定時間常數的RC放電電路中的電容器。
RC放電表
因此,RC電路的時間常數是衡量其充電或放電速度的指標。注意,由于RC放電電路的放電曲線是指數級的,出于所有實際目的,在五個時間常數之后,電容被認為是完全放電。
RC Disch電路示例No1
電容器充滿電至10伏。當開關閉合時,計算以下RC放電電路的RC時間常數τ。
使用公式 T = R * C 以秒為單位找到時間常數τ。
因此時間常數 τ給出為:T = R * C = 100k x 22uF = 2.2秒
a)0.7時間常數下電容兩端的電壓是多少?
0.7時間常數( 0.7T )Vc = 0.5Vc。因此,Vc = 0.5 x 10V = 5V
b)兩端的電壓值是多少? 1個時間常數后的電容?
1時間常數( 1T )Vc = 0.37Vc。因此,Vc = 0.37 x 10V = <3.7>
c)需要多長時間才能完成電容器“完全放電”本身,(等于5個時間常數)
1個時間常數( 1T )= 2.2秒。因此, 5T = 5 x 2.2 = 11秒
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