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电容的交流短路怎么判断(电容的交流短路会怎么样)

导语:电容的交流短路

1、什么是电容

电容是两块金属平板。当两块平板存放有电荷时,形成电压u。电荷q与电压u之间的关系就是电容C,C=q/u。

2、电容的工作原理

直流时,电容电压u不变,平板上电荷数量不变,导线上无电荷移动,即电流为零,等同于开路。

当u变化时,说明电容平板上电荷数量发生变化。u变大,平板上的电荷增多;u减小,平板上的电荷数量减少。电容上增加或者减少的电荷通过与电容连接的导线移动,从而形成电流i。因此电容的伏安关系如下:

这个伏安关系表达式包含了电容的“隔直通交,通高频阻低频”的功能特点。其意就是电压u不变则没有电流,电容电压u变了才有电流,而且是变得越快,电流越大。

3、电容电压变化规律

电容连接的电路中通常存在电阻R,并不会直接连接电源。因为有电阻R的存在,从E的改变到u的改变,需要经过一段时间。这个时间是RC的5倍。比如RC=1秒时,若E从3V瞬间跳变到5V,则u需要5秒才能从3V变到5V。在这个变化的过程中,导线存在非零的电流i。注意:这个时间与电源从几伏变到几伏没有关系,只与RC有关。

电容电压u的延时变化,导致了在电源E连续变化时,u的变化速度低于E的变化速度。比如E在一秒内由3V变化到5V,而电容电压u在此一秒内只变化到了3.5V。

若电源E变换的快,则电容电压u变化的慢。比如电源电压E在0.5秒内由3V变到5V,则电容电压u在此0.5秒只变化到3.1V。当电源E变化的更快时,电容电压u的变化幅度更小。

电源电压E变化的足够快,即频率足够高时,电容电压u基本上不变,但导线上有电荷在移动,即两侧导线电流不为零,这就是电容的交流短路。

交流短路特征:

4、电容交流短路的应用范例

范例1:区分交直流电压

图a电路中,电容开路,i=0,uR=0V,u=3V。

图b电路中,若频率ω足够高,电容相当于交流短路,则u=0V,uR=e=sinωt,i=(sinωt)/R。

图c电路中,若频率ω足够高,电容相当于交流短路,则u=3V,uR=e=sinωt,i=(sinωt)/R。

上图为三极管的共射放大电路,电容C1与C2均为交流短路状态。

三极管的集电极( C点)的电位是在某个直流电压的附近波动,等同于直流电压和交流电压的叠加,故工作情形与图c一致。C2是直流电压,RL是交流电压。

范例2:将交流信号叠加在直流信号上

仍以三极管的共射放大电路为例,电容C1为交流短路状态。

当输入电压ui=0V时,基极B点电位VB约为0.7V(硅管),即电容电压为0.7V,右正左负。

当输入电压ui≠0V时,因 C1交流短路,故其电压保持不变,仍为0.7V(硅管)。当输入电压ui变化时,基极B点电位VB亦变化相同数值。例如:ui为+0.01V,则VB=0.71V;若ui=-0.01V,则VB=0.69V,电容电压始终保持为0.7V。

即:通过电容C1的交流短路,将交流输入信号ui叠加在B点的直流电位上。

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