rc充电时间计算器电容时间电压(电容的充放电时间是如何算的)
RC充电时间计算器是一种用以计算电容的充电和放电时间的工具。电容是一种储存电荷的设备,当电荷流过电容时,会在电容的两个电极之间存储电荷。
在RC电路中,电容通过电阻来充电和放电。充电时间指的是电容从零电荷状态到储存最大电荷需要的时间,放电时间那么是从储存最大电荷到零电荷状态需要的时间。
充电时间的计算可Yi经过RC时间常数来实现。RC时间常数是电阻和电容乘积的值,通常来讲用符号τ预示。充电时间可以近似地计算为电容值乘以RC时间常数的3倍。
放电时间的计算也应该使用RC时间常数来实现。放电时间可以近似地计算为电容值乘以RC时间常数的3倍。
当电容充电时,电流需要经过电阻流入电容。这个过程是指数衰减的,象征着电容会在接近最大电荷时充电变慢。依据RC时间常数的定义,充电时间等于从零电荷到最大电荷的约63、2%的时间。
放电时间也是类似的过程,不过此时电流从电容流出,并且时间常数会决定放电的速度和时间。放电时间等于从最大电荷到零电荷的约63、2%的时间。
总的来说,通过RC时间常数可以较好地估计电容的充放电时间。这对于设计和计算电路的设计师和科学工作者来说是特别有用的。充电时间和放电时间的计算器能够让他们更方便地预测推算和调整电容的行为。
来源头条作者:卧龙会IT技术电容充放电时间计算公式设,V0为电容上的初始电压值;V1为电容最终可充到或放到的电压值;Vt为t时刻电容上的电压值。则:Vt=V0+(V1-V0)×[1-exp(-t/RC)]t=RC×Ln[(V1-V0)/(V1-Vt)]例如,电压为E的电池通过R向初值为0的电容C充电,V0=0,V1=E,故充到t时刻电容上的电压为:Vt=E×[1-exp(-t/RC)]再如,初始电压为E的电容C通过R放电,V0=E,V1=0,故放到t时刻电容上的电压为:Vt=E×exp(-t/RC)又如,初值为1/3Vcc的电容C通过R充电,充电终值为Vcc,问充到2/3Vcc所需的时间是多少?V0=Vcc/3,V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3,故t=RC×Ln[(1-1/3)/(1-2/3)]=RC×Ln2=0。693RC注:以上exp()预示以e为底的指数函数;Ln()是e为底的对数函数RC回路充放电时间的推导过程需要用高等数学,简单容易的方法只要记住RC回路的时间常数τ=R×C,在充电时,每过一个τ的时间,电容器上电压就上升(1-1/e)约等于0。632倍的电源电压与电容器电压之差;放电时相反。如C=10μF,R=10k,则τ=10e-6×10e3=0。1s在初始状态Uc=0时,接通电源,则过0。1s(1τ)时,电容器上电压Uc为0+(1-0)×0。632=0。632倍电源电压U,到0。2s(2τ)时,Uc为0。632+(1-0。632)×0。632=0。865倍U……以此类推,直到t=∞时,Uc=U。放电时同样运用,只是初始状态不同,初始状态Uc=U。进入正题前,我们先来回顾下电容的充放电时间计算公式,假设有电源Vu通过电阻R给电容C充电,V0为电容上的初始电压值,Vu为电容充满电后的电压值,Vt为任意时刻t时电容上的电压值,那么便能够得到如下的计算公式:Vt=V0+(Vu–V0)*[1–exp(-t/RC)]假如电容上的初始电压为0,则公式可以简化为:Vt=Vu*[1–exp(-t/RC)]由上述公式可知,由于指数值只可能无限接近于0,但永久不会等于0,所以电容电量要完全充满,需要无穷大的时间。当t=RC时,Vt=0。63Vu;当t=2RC时,Vt=0。86Vu;当t=3RC时,Vt=0。95Vu;当t=4RC时,Vt=0。98Vu;当t=5RC时,Vt=0。99Vu;可见,经过3~5个RC后,充电过程基本结束。当电容充满电后,将电源Vu短路,电容C需要经过R放电,则任意时刻t,电容上的电压为:Vt=Vu*exp(-t/RC)对于简单容易的串联电路,时间常数就等于电阻R和电容C的乘积,不过,在实际电路中,时间常数RC并不那样的轻易算,例如下图(a)。对于上图(a),假如从充电的角度去计算时间常数会有些难,我们不妨换个角度来思考,大家都清楚,时间常数只与电阻和电容有关,而与电源无关,对于简单容易的由一个电阻R和一个电容C串联的电路来说,其充电和放电的时间参数是相同的,都是RC,因 此,俺们是可以把上图中的电源短路,使电容C1放电,如上图(b)所示,比较容易得到其时间常数:t=RC=(R1//R2)*C使用同样的方式方法,可以将下图(a)电路等效成(b)的放电电路形式,得到电路的时间常数:t=RC=R1*(C1+C2)用同样的方式方法,可以将下图(a)电路等效成(b)的放电电路形式,得到电路的时间常数:t=RC=((R1//R3//R4)+R2)*C1对于电路时间常数RC的计算,可以归纳为以下几点:1)。假如RC电路中的电源是电压源形式,先把电源“短路”而保留其串联内阻;2)。把去掉电源后的电路简化成一个等效电阻R和等效电容C串联的RC放电回路,等效电阻R和等效电容C的乘积就是电路的时间常数;3)。假如电路使用的是电流源形式,应把电流源开路而保留它的并联内阻,再按简化电路的方式方法求出时间常数;4)。计算时间常数应注意和提防各个参数的单位,当电阻的单位是“欧姆”,电容的单位是“法拉”时,乘得的时间常数单位才是“秒”。对于在高频工作下的RC电路,因为寄生参数的作用与影响,非常难依据电路中各元器件的标称值来计算出时间常数RC,这时,俺们是可以依据电容的充放电特性来通过曲线方法计算,前面已经介绍过了,电容充电时,过了一个时间常数RC时,电容上的电压等于充电电源电压的0。63倍,放电时,过了一个时间常数RC时,电容上的电压下降到电源电压的0。37倍。如上图所示,如通过实验的方式方法绘出电容的充放电曲线,在起点处做一条充放电切线,则切线与横轴的交点就是时间常数RC。卧龙会,卧虎藏龙,IT高手汇聚!!!由多名十几年的IT技术工程师组成。欢迎关注!!!想学习请点击下面“了解更加的多