1.2.1 电阻与电容

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好,电阻与电容 如果强加一个电压在某器件上 那么器件被迫流过的电流是不可控的 电流具体是多少 则是该器件的性质 同理,如果强行让一个电流流过某器件 那么该器件两端反抗的电压是不可控的 电压具体是多少 也是由该器件的性质决定的 我们先看电阻 它位于教材的2.2.1节 什么是电阻? 顾名思义,就是对电起阻碍作用的元件 到底是对电流还是对电压起阻碍作用 或者对电流电压都起阻碍呢 如图所示 有没有电阻 R1 节点电压都相等 R1 等于900欧,这里没有 而节点电压 VF5 是5V VF3 仍然是5V 也就是说,电阻并没有阻碍电压 即使加的是交流电也是如此 如图所示 插入电阻 R3 与不插入电阻 R3 电流的变化是巨大的 R3 9.9千欧,这里没有加入 电流表 AM1 是5mA AM2 是500mA 电阻靠什么来阻碍电流 电阻如果想对流过自身的电流产生影响 实际是通过改变电阻两端电压来实现的 电阻的特性方程可以写成 u=i*R 实际上就是欧姆定律 电流流过电阻会产生 电源电压相反的电压 也就是 u 随着电流的增大 电阻产生的反向电压与电源电压相等时 电流就不会再增加了 于是电阻就起到了阻碍电流的作用 我们再看电容 它位于教材的2.2.2节 电阻对我们来说,还算熟悉 一般是如何理解电容的呢? 从构造上说 金属板极之间填充电介质 就构成了电容 从工作过程上说 电容两极可以被充放电荷 从而形成电场 从更深层次上看 我们认为电容是对电压的变化 起阻碍作用的元件 它不能凭空说自己能阻碍电压的变化 电容是依靠能够吞吐极大的电流 来阻碍电压的变化 下面我们将仿真 电容依靠吞吐电流 保持电路电压稳定的特性 如图所示 开关SW断开 稳态时 我们认为电容相当于开路 负载上的电压 VF1 为4.5V 怎么求解的呢? 稳态时电容相当于开路 所以呢,回路当中就一个网孔 VF1 就等于900欧,100欧 对5V电源的分压 可以求出来等于4.5V 负载电流 AM3 全部由电源 V1 提供 所以电源电流 AM2 也为5mA 而此时电容上的电流仅为0A 如图所示 开关刚刚闭合的瞬间 突然闭合 由于滤波电容两端电压不能突变 负载上的电压 VF2 依然保持4.5V 根据负载大小 我们可以计算出 AM6 的值 为4.5A 怎么算出来的呢 就是用 VF2 除以 R5 的电阻 那么我们就可以得到 AM6 为4.5A 同时也可以计算出 电源电流 AM5 的值为5mA 计算过程很简单 用5V减去4.5得到0.5V 再除以100欧 那么就求出来是5mA 那么电容瞬时输出电流就得有4.495A 这个时候 电容为了维持其端电压不变 需要提供4.495A的电流 如图所示,开关闭合 达到稳态 也就是电容相当于开路 负载上电压 VF1 变了 49.45mV 怎么算出来的呢 开关闭合,这时候呢 900欧电阻与1欧电阻是并联关系 取1欧电阻 那么这个电阻与100欧电阻对5V分压 我们就可以算出来 VF1 应该是49.45mV 负载电流 AM3 全部由电源 AM2 提供 所以 AM2 和 AM3 都是49.51mA 计算过程很简单 直接拿5V可以减去49.45除以100欧 当然也可以用5V除以整个串联电阻 100欧加上1欧就可以了 电容上的电流为0安 再看,开关断开的瞬间 突然开关又断开 由于滤波电容的作用 负载上的电压 VF2 依然保持49.45mV 按照欧姆定律 我们可以计算 AM6 的值 仅为0.055mA 怎么算出来的呢 开关断开 所以这条支路的电阻只有900欧 我们用49.45mV除以900欧 就能得到它的电流 同时可以计算出电源电流 AM5 依然为49.51mA 计算过程很简单 用5V减去49.45除以100欧 没有变 而此时电容上的电流却为49.5mA 它需要吸收49.5mA的电流 这时候也可以看出 电容为了维持它端电压的不变 又需要吸收49.5mA的电流 好,结论 电容的特性方程为 iC=C*duC/dt 它的意义在于 电容是靠吞吐足够的电流 来维持电压稳定的 电容是靠吞吐足够的电流 来维持电压稳定的 电压变化率越大 电流吞吐电流就越大 电容可以在短时间内 看做是理想电压源 好这节课就到这里
课程介绍 共计80课时,9小时48分45秒

电子电路基础知识讲座

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本系列课程目前共有80讲,由青岛大学和TI德州仪器联合推出,傅强老师主讲。从模拟及电源出发,系统系列地讲解了电路设计上的基础知识,从多方面多角度给学员提供了全面学习的机会,也是工程师快速查找相关基础知识的便捷手段。
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讲师

讲师: 傅强老师

讲师:青岛大学南开大学博士学历。主讲本科的模电和数电课程,以及研究生的电子电力等课程。指导国家级大学生创新创业训练项目,大学生电子设计竞赛, 和企业横向课题等等。

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