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一個微法電容的電流和電流的分析與分析

更新時間:2023-12-23 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

一個1微法電容其最大允許流過的電壓=70ma。如將其接在220V交流電源上可行否?若果將該電容接在另一交流電源上,其電容電壓=100ma,即超過電容最大允許流過的電壓,如用阻容降糖的方式降糖電容并聯電阻計算,應串接多大電阻的阻值使其電容電壓=70ma?PdW物理好資源網(原物理ok網)

串接內阻后,如用電容二端做輸出,其空載下輸出電流=?如用內阻做負載并接電容二端,當負載內阻由大變小時,其輸出電流是否變化?如變化其輸出電流是減小還是較小?電容的電壓又是怎樣變化。PdW物理好資源網(原物理ok網)

串接內阻后,如用內阻二端做輸出,其空載下輸出電流=?如用內阻做負載并接內阻二端,當負載內阻變小時,其輸出電流是否變化?輸出電流是減小還是較小?電容的電壓又是怎樣變化。PdW物理好資源網(原物理ok網)

我的剖析:電容一般提供的參數主要是耐壓與電容值,在規定的耐壓范圍內,使用電容,通常都不會擊穿。在交流電路中,電容的容抗Zc=1/ωC,ω為角頻度(ω=2πf),如f=50Hz,則ω=314。如電容二端施加一電流U,則電容的電壓Ic=U*ωC。施加最大耐壓Um時的電容電壓,就是該電容允許的最大流過的電壓。假如施加的電流超過規定的耐壓值,即使電容的電壓可以減小,但電容極易被擊穿。下邊分幾個問題進行剖析:PdW物理好資源網(原物理ok網)

1、電容的電流Uc=I/ωC,如流過1微法電容的電壓為70mA=0.07A,電壓頻度f=50Hz,則:電容的電流Uc=0.07÷(314×0.)=223V,假如70mA是1μF電容的最大允許電壓,則該電容的耐壓=223V,即可以將1μF電容直接接在220V交流電源上,不過此時是該電容工作在其耐壓的上限值區,若長時間工作不太可靠的,通常選擇電容的耐壓參數應小于工作電流的2~3倍。PdW物理好資源網(原物理ok網)

2、如果該電容直接接在另一電源上電容并聯電阻計算,使流過電容的電壓=100mA,則另一個電源的輸出電流應=0.1÷(314×0.)=318V,因為該電容耐壓=223V,甚或電容工作在318V電流下會因過電流而擊穿的。PdW物理好資源網(原物理ok網)

在此情況下,可以通過串接一阻值來增加電容的電流:如電源電流U=318V,1μF電容的電流要保持Uc=220V(即電容電壓=70mA時的電容電流),則串接的內阻電流UR=:PdW物理好資源網(原物理ok網)

左一圖為阻容降糖,以電容為輸出且帶有負載內阻R2的實際電路圖,左二圖與左圖三為左一圖按戴維南定律轉換成的等效電路圖。PdW物理好資源網(原物理ok網)

左圖一中RC為畫圖一的RC值,其電容容抗Xc=÷314=3.18KΩ內阻R1=3.3KΩPdW物理好資源網(原物理ok網)

左圖一中的Rr、Xr為由左圖一中并聯的RC轉換為等效的串聯RC值,其Rr=1.59KΩ,Xr=1.65KΩPdW物理好資源網(原物理ok網)

IR2=220÷3.07=71.66MaPdW物理好資源網(原物理ok網)

見右圖:R1內阻的電流為UR1,電壓為Io,C1的電流為Uo,C1的電壓為Ic,R2的電流為Uo,R2的電壓為IR2,PdW物理好資源網(原物理ok網)

即:當R2=0時,漏電電壓就等于電源電流乘以R1的內阻值。而此時電容的電壓=0PdW物理好資源網(原物理ok網)

驗算:PdW物理好資源網(原物理ok網)

式(2)與式(3)即為阻容降糖且以電容二端做輸出的電路,其輸出電流Uo、電容電壓Ic與負載內阻R2的物理關系式。下邊取不同電阻的負載內阻R2進行估算,看其輸出電流Uo與電容電壓的的變化趨勢:PdW物理好資源網(原物理ok網)

1、空載時:其R2=∝,將R2帶入式(2),其分母值=2.07,估算的結果:Uo≈220V.PdW物理好資源網(原物理ok網)

此時電容電壓Ic=220÷3180≈70maPdW物理好資源網(原物理ok網)

2、加載時,如R2=5KΩ,帶入式(2),其分母值=3,53,估算的結果:Uo=169VPdW物理好資源網(原物理ok網)

此時電容電壓Ic=169÷3180=53.1maPdW物理好資源網(原物理ok網)

如R2=1KΩ,帶入式(2),其分母值=19.5,估算的結果:Uo=72VPdW物理好資源網(原物理ok網)

此時電容電壓Ic=72÷3180=22.6maPdW物理好資源網(原物理ok網)

3、短路時:雖然R2=0,帶入式(2),其分母值=∝,估算的結果:Uo=0VPdW物理好資源網(原物理ok網)

此時電容電壓Ic=0÷3180=0maPdW物理好資源網(原物理ok網)

可見:阻容降糖,由電容二端做輸出,空載時電容中流過的電壓最大,輸出電流最高。加載后,隨著加載變大(即R2變小)電容的電流逐步減少,其流過電容的電壓也急劇變小。而負載內阻R2由無窮大(空載)逐步↓0時,其電壓由0變大,當R2=0時,其漏電電壓=電源電流乘以內阻R1。PdW物理好資源網(原物理ok網)

4、串接內阻后,如用內阻二端做輸出,其空載下輸出電流=230V。加載后(即在內阻R1二端并接負載內阻PdW物理好資源網(原物理ok網)

R2)其輸出電流將怎樣變化,電容的電壓是減小還是減少?見右圖:PdW物理好資源網(原物理ok網)

時其Ro=0。即:空載時輸出Uo等于R1與C1串聯電路R1的電流值。PdW物理好資源網(原物理ok網)

上左圖中的ABC三角形即為R1、C1、與電源318V的電流三角形:其AB邊為圓的半徑,它表示為電源電流(318V)矢量,AC邊表示為Uo的電流矢量,BC邊表示為Uc的電流矢量。二直角邊的交點C點坐落以AB為半徑的圓上。當并上R2且使R2由=∝逐漸小直到=0時,其并聯等效內阻Ro值將由=R1逐步變小直到=0。在此變化過程中,Uo與Uc和電源318V組成的電流三角形一直為直角三角形,因為底邊AB(即電源318V)保持不變,故不同R2值對應的直角三角形的頂點都坐落CA圓弧線上,且由C點移向A點。當R2=0時輸出電流Uo=0(即AC邊=0),此時電流三角形變為一條直線且與AB邊重合,,··頂點C移到左圖中的A點處。此時Uc=318V。PdW物理好資源網(原物理ok網)

即:在R2由無窮大(空載)逐步↓0時,其對應的直角電流三角形的頂點C將沿AC弧線由C點移向A點。從圖中可以見到Uo與Uc的變化趨勢。PdW物理好資源網(原物理ok網)

在R2由無窮大(空載)逐步↓0時,輸出Uo電流由空載時的230V漸漸↓0,而Uc電流由空載時的220V漸漸↑到3118V。在整個變化過程中,電容C1的電壓由空載時的70ma逐步上升到100ma,內阻R1的電壓由空載時的70ma日漸下滑到0,而負載內阻R2的電壓變化卻是:由0逐步上升到最大值(即R2漏電,318V施加C形成的電壓)。見以下推論:PdW物理好資源網(原物理ok網)

即:R2=0時,其漏電電壓就等于電源電流乘以電容的容抗值。PdW物理好資源網(原物理ok網)

5、如以電容二端做輸出,負載固定,要求輸出電流=Uo,應串多大阻值的估算:PdW物理好資源網(原物理ok網)

設電源電流為380V,用阻容串聯的形式降糖輸出(以電容二端作輸出),其電容器容值=1μF,與之并聯的負載內阻R2=1KΩ,求應串多大內阻?確保輸出電流=220V?PdW物理好資源網(原物理ok網)

解:1、先求出輸出電流Uo=220V時,電容C與內阻R2的電壓:PdW物理好資源網(原物理ok網)

Ic=Uo·ω·C=220×314×10=69MaIc的相位引前Uo相位90PdW物理好資源網(原物理ok網)

IR2=Uo/R2=220÷1000=220mAIR2的相位與Uo同相位。PdW物理好資源網(原物理ok網)

此β角也為Io與Uo的傾角,故cosβ值又為Uo與UR1傾角的正弦值,見下矢量圖:PdW物理好資源網(原物理ok網)

內阻R1的電流UR1=Io·R1,UR1的相位與Io同相位,由上圖可知:Uo與UR1的(矢量)和電流=380V,據正弦定律可列下方程:PdW物理好資源網(原物理ok網)

答:應選電阻為713歐內阻與電容C串聯,可確保R2=1KΩ時輸出電流Uo=220VPdW物理好資源網(原物理ok網)

從上述剖析、計算可知:PdW物理好資源網(原物理ok網)

1、電容一般提供的參數主要是耐壓與電容值,曉得電容的耐壓值,就可獲知電容的最大允許流過的電壓值。反之曉得電容的最大電壓值,也可獲知電容的耐壓值。PdW物理好資源網(原物理ok網)

2、電容在交流電路里,可以通過串接內阻改變電容的電流,其內阻與電容的電流比等于內阻與電容的阻抗比。PdW物理好資源網(原物理ok網)

3、在內阻與電容串聯的電路,無論以內阻或電容二端做輸出,其輸出電流是不穩定的、是隨負載變化而變化的:其輸出電流會隨著負載內阻減少而變小。當負載內阻=0時,輸出漏電電壓=阻容串聯的電路電流U乘以與輸出端相串聯的器件的阻抗值Zx:如以電容二端為輸出口,其漏電電壓=U/R。如以內阻二端為輸出口,其漏電電壓=U/Zc=U·ω·C.PdW物理好資源網(原物理ok網)

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