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- 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
而电流表 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
与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
就能得到它的电流了
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
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