电路是道路,电荷是车
如果将一个电路比作马路的话,电荷的移动就好像车流一样。
阻抗是崎岖的道路
道路凹凸不平的情况下,车的行驶速度虽然会减慢但还是会向目的地前进。在电路中,阻抗会产生热并发生能耗(焦耳电)。
电源(电池)是负载着电位差的装置
电源是在两端连接负载着E[V]电位差的装置。这与汽车利用电梯,自动地向高为t[m]的
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电路是道路,电荷是车
如果将一个电路比作马路的话,电荷的移动就好像车流一样。
阻抗是崎岖的道路
道路凹凸不平的情况下,车的行驶速度虽然会减慢但还是会向目的地前进。在电路中,阻抗会产生热并发生能耗(焦耳电)。
电源(电池)是负载着电位差的装置
电源是在两端连接负载着E[V]电位差的装置。这与汽车利用电梯,自动地向高为t[m]的位置移动是一个道理。
那么电容器是什么?
接着就来说一说当电源装上电容器后的情况。
电容器是停车场
电容器能够储蓄电荷。将电路比作成道路的话,电容器就好比停车场。电路正端和负端必定储蓄着相同的电荷数。
电子设备中大量使用的电容器盘点
电容器,通常简称其容纳电荷的本领为电容,用字母C表示。通用公式C=Q/U平行板电容器公式:板间电场强度E=U/d ,电容器电容决定式 C=εS/4πkd
定义1:电容器,顾名思义,是‘装电的容器’,是一种容纳电荷的器件。英文名称:capacitor。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于电路中的隔直通交,耦合,旁路,滤波,调谐回路, 能量转换,控制等方面。
这里用E电动势作为电动势的符号,以区别于电场强度E。这个问题的提出和教材(包括一些大学教材)有关。教材常把用电源对电容器充放电过程表示为图6.9。这样表示有三个问题:1.只用电动势E电动势不能完全表示电源的特性,电源的特性必须用电动势E电动势和内阻r两个物理量描述,不存在内阻r= 0的电源。2.实际充电过程中电源内阻r可以起到限制充电电流的作用;电容器漏油电容器出现漏油,如果是轻微漏油,可用粘胶剂进行修补并同时减轻负荷或降低环境温度,但是不能长时间继续运行。但是如果电容器的电容较大、电源电动势较高,还需要在电路中串接限流电阻以防止充电电流过大损坏电源和电流表。3.如果电容器电容较大且充电电压较高,放电时也应增加限流电阻,以免损坏电流表。
下面就讨论电源给电容器充电的过程中能量的分配问题,设电源电动势和电容器电容量都不大,充电电路如图6.10和图6.11所示。图6.10 和图6.11 是一样的,只是对电源的表示方法不同,图6.10 中把电源电动势和内阻分开表示,图6.11中把电源电动势和内阻合起来标注在电源下方,这样才是电源的正确表示方法。在运行过程中若发现电容器外壳膨胀应及时采取措施,膨胀严重者应立即停止使用,以免事故扩大。
电容器两板间的电压正比于电容器所带的电荷量,设开始充电之前电容器不带电,图6.12中的斜线是电容器两板间的电压和电容器所带电荷量的关系曲线。充电结束时,电容器所带电荷量为Q,电容器两板间的电压等于电源电动势U=E电动势。在斜直线下面的两个窄竖长方形的高度为在当前电容器带电q时电容器两板间的电压U,窄竖长方形的宽度为设想在电压U之下又充入的小电荷量Δq,窄竖长方形的面积为在充入小电荷量Δq的过程中电源对电容器做的功UΔq。如果把整个充电过程用很多个窄竖长方形表示,所有窄竖长方形面积之和即近似等于整个充电过程中电源对电容器做功之和。窄竖长方形的个数越多,其面积之和就越接近斜直线下的三角形面积,所以可知在整个充电过程中电源对电容器做的功为斜直线下的三角形面积,即W= 1/2*QE电动势,此即为电容器储存的能量。在整个充电过程中电源电动势做功QE电动势,即图6.12中为以斜直线为对角线的矩形面积。电源电动势做功QE电动势与电容器储存的能量W=1/2*QE电动势之差为图6.12中斜直线上方的三角形面积。超级电容器是一种新型的储能装置,由于其相对于传统的平板电容器具有较高的能量密度,而相对于二次电池而言其具有较大的功率密度,因此它常常被描述为能够“bridgethegapbetweencapacitorandbattery”。
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