聊一聊电容串联电路及重要特性
图1-37所示是电容串联电路。电容串联电路的电路形式与电阻串联电路一样。电路中,电容C1和C2串联。如果将电容的容抗用电阻的形式来等效,可以画成等效电路,即R1和R2的串联电路,如图中所示。
图1-37 电容串联电路
电容串联电路的一些基本特性与电阻串联电路一样,但由于电容的基本特性与电阻的特性有所不同,因此这一电容串联电路的工作原理和电阻串联电路也有所不同。
电容串联电路电流特性由于电容的隔直作用,因此该串联电路不能通过直流电流。
根据串联电路的特性,流过各串联电容的电流相等,这一点与电阻串联电路一样,也是各种元器件串联电路的共同特性。由于流过各串联电容的电流相等,因此,无论串联电路中的电容其容量是多大,每只串联电容所充到的电荷量是相同的。
电容串联总容量减小特性电容串联之后,它仍然等效为一只电容,但总的容量将减小。图1-38所示是电容串联电路的总电容等效电路,它等效成一只电容C。
图1-38 电容串联电路的总电容等效电路
电容串联电路中,各电容串联后总电容的倒数等于各串联电容的倒数之和,即1/C =1/C1+ 1/C2+1/C3+…这一点与电阻并联电路相同。
记住一个特殊情况,当两个容量相等的电容串联后,其总电容为串联电容容量的一半。例如,两只6800pF的电容串联,其总容量为3400pF,如图1-39所示。
图1-39 示意图
虽然电容在串联之后总容量减小,但是电容串联电路能实现一些电路功能。
电容串联电路的电压特性电容串联电路中,各串联电容上的电压(降)之和等于加在这一串联电路上的电源电压,即U1+U2=U,如图1-40所示,这一点与电阻串联电路一样,也是各种串联电路的基本特性。
图1-40 示意图
串联电路中,容量大的电容上的电压降小,容量小的电容上的电压降(电容两端的电压)大,如图1-41所示,当电容C1大于C2时,电压U1小于U2,电容电路分析中了解这一点对识图中抓住主要矛盾(容量小的电容)是很重要的。
图1-41 示意图
记忆电容串联电路的特性
(1)看它的电阻等效电路。在串联电路中,流过各电容的交流信号电流其频率是相同的,由于C2容量小,所以C2的容抗就大,相当于电阻R2的阻值大,而在电阻串联电路中阻值大的电阻上的电压降大。所以,电容串联电路中大部分电压是降在了容量小的电容上。
(2)利用电容两端电压的计算公式U=Q/C来理解。由于是电容串联电路,流过各电容的电流是相等的,也就是对串联电路中各电容内所充电的电荷量相等,即电容C1和C2中的电荷Q相等,而电容两端的电压与容量大小成反比,因此C2的容量小,电容C2两端的电压大。
有时电容串联电路分析还需要从另一个角度来进行,当某一个电容的容量远大于其他电容的容量时,容量大的电容相当于通路(可理解成大电容的容抗与其他电容的容抗相比太小而可以忽略不计),此时电路中起决定性作用的是容量小的电容。