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一个微法电容的电流和电流的分析与分析

更新时间:2023-12-23 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

一个1微法电容其最大允许流过的电压=70ma。如将其接在220V交流电源上可行否?若果将该电容接在另一交流电源上,其电容电压=100ma,即超过电容最大允许流过的电压,如用阻容降糖的方式降糖电容并联电阻计算,应串接多大电阻的阻值使其电容电压=70ma?2nQ物理好资源网(原物理ok网)

串接内阻后,如用电容二端做输出,其空载下输出电流=?如用内阻做负载并接电容二端,当负载内阻由大变小时,其输出电流是否变化?如变化其输出电流是减小还是较小?电容的电压又是怎样变化。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

串接内阻后,如用内阻二端做输出,其空载下输出电流=?如用内阻做负载并接内阻二端,当负载内阻变小时,其输出电流是否变化?输出电流是减小还是较小?电容的电压又是怎样变化。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

我的剖析:电容一般提供的参数主要是耐压与电容值,在规定的耐压范围内,使用电容,通常都不会击穿。在交流电路中,电容的容抗Zc=1/ωC,ω为角频度(ω=2πf),如f=50Hz,则ω=314。如电容二端施加一电流U,则电容的电压Ic=U*ωC。施加最大耐压Um时的电容电压,就是该电容允许的最大流过的电压。假如施加的电流超过规定的耐压值,即使电容的电压可以减小,但电容极易被击穿。下边分几个问题进行剖析:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

1、电容的电流Uc=I/ωC,如流过1微法电容的电压为70mA=0.07A,电压频度f=50Hz,则:电容的电流Uc=0.07÷(314×0.)=223V,假如70mA是1μF电容的最大允许电压,则该电容的耐压=223V,即可以将1μF电容直接接在220V交流电源上,不过此时是该电容工作在其耐压的上限值区,若长时间工作不太可靠的,通常选择电容的耐压参数应小于工作电流的2~3倍。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

2、如果该电容直接接在另一电源上电容并联电阻计算,使流过电容的电压=100mA,则另一个电源的输出电流应=0.1÷(314×0.)=318V,因为该电容耐压=223V,甚或电容工作在318V电流下会因过电流而击穿的。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

在此情况下,可以通过串接一阻值来增加电容的电流:如电源电流U=318V,1μF电容的电流要保持Uc=220V(即电容电压=70mA时的电容电流),则串接的内阻电流UR=:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

左一图为阻容降糖,以电容为输出且带有负载内阻R2的实际电路图,左二图与左图三为左一图按戴维南定律转换成的等效电路图。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

左图一中RC为画图一的RC值,其电容容抗Xc=÷314=3.18KΩ内阻R1=3.3KΩ2nQ物理好资源网(原物理ok网)

左图一中的Rr、Xr为由左图一中并联的RC转换为等效的串联RC值,其Rr=1.59KΩ,Xr=1.65KΩ2nQ物理好资源网(原物理ok网)

IR2=220÷3.07=71.66Ma2nQ物理好资源网(原物理ok网)

见右图:R1内阻的电流为UR1,电压为Io,C1的电流为Uo,C1的电压为Ic,R2的电流为Uo,R2的电压为IR2,2nQ物理好资源网(原物理ok网)

即:当R2=0时,漏电电压就等于电源电流乘以R1的内阻值。而此时电容的电压=02nQ物理好资源网(原物理ok网)

验算:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

式(2)与式(3)即为阻容降糖且以电容二端做输出的电路,其输出电流Uo、电容电压Ic与负载内阻R2的物理关系式。下边取不同电阻的负载内阻R2进行估算,看其输出电流Uo与电容电压的的变化趋势:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

1、空载时:其R2=∝,将R2带入式(2),其分母值=2.07,估算的结果:Uo≈220V.2nQ物理好资源网(原物理ok网)

此时电容电压Ic=220÷3180≈70ma2nQ物理好资源网(原物理ok网)

2、加载时,如R2=5KΩ,带入式(2),其分母值=3,53,估算的结果:Uo=169V2nQ物理好资源网(原物理ok网)

此时电容电压Ic=169÷3180=53.1ma2nQ物理好资源网(原物理ok网)

如R2=1KΩ,带入式(2),其分母值=19.5,估算的结果:Uo=72V2nQ物理好资源网(原物理ok网)

此时电容电压Ic=72÷3180=22.6ma2nQ物理好资源网(原物理ok网)

3、短路时:虽然R2=0,带入式(2),其分母值=∝,估算的结果:Uo=0V2nQ物理好资源网(原物理ok网)

此时电容电压Ic=0÷3180=0ma2nQ物理好资源网(原物理ok网)

可见:阻容降糖,由电容二端做输出,空载时电容中流过的电压最大,输出电流最高。加载后,随着加载变大(即R2变小)电容的电流逐步减少,其流过电容的电压也急剧变小。而负载内阻R2由无穷大(空载)逐步↓0时,其电压由0变大,当R2=0时,其漏电电压=电源电流乘以内阻R1。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

4、串接内阻后,如用内阻二端做输出,其空载下输出电流=230V。加载后(即在内阻R1二端并接负载内阻2nQ物理好资源网(原物理ok网)

R2)其输出电流将怎样变化,电容的电压是减小还是减少?见右图:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

时其Ro=0。即:空载时输出Uo等于R1与C1串联电路R1的电流值。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

上左图中的ABC三角形即为R1、C1、与电源318V的电流三角形:其AB边为圆的半径,它表示为电源电流(318V)矢量,AC边表示为Uo的电流矢量,BC边表示为Uc的电流矢量。二直角边的交点C点坐落以AB为半径的圆上。当并上R2且使R2由=∝逐渐小直到=0时,其并联等效内阻Ro值将由=R1逐步变小直到=0。在此变化过程中,Uo与Uc和电源318V组成的电流三角形一直为直角三角形,因为底边AB(即电源318V)保持不变,故不同R2值对应的直角三角形的顶点都坐落CA圆弧线上,且由C点移向A点。当R2=0时输出电流Uo=0(即AC边=0),此时电流三角形变为一条直线且与AB边重合,,··顶点C移到左图中的A点处。此时Uc=318V。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

即:在R2由无穷大(空载)逐步↓0时,其对应的直角电流三角形的顶点C将沿AC弧线由C点移向A点。从图中可以见到Uo与Uc的变化趋势。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

在R2由无穷大(空载)逐步↓0时,输出Uo电流由空载时的230V渐渐↓0,而Uc电流由空载时的220V渐渐↑到3118V。在整个变化过程中,电容C1的电压由空载时的70ma逐步上升到100ma,内阻R1的电压由空载时的70ma日渐下滑到0,而负载内阻R2的电压变化却是:由0逐步上升到最大值(即R2漏电,318V施加C形成的电压)。见以下推论:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

即:R2=0时,其漏电电压就等于电源电流乘以电容的容抗值。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

5、如以电容二端做输出,负载固定,要求输出电流=Uo,应串多大阻值的估算:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

设电源电流为380V,用阻容串联的形式降糖输出(以电容二端作输出),其电容器容值=1μF,与之并联的负载内阻R2=1KΩ,求应串多大内阻?确保输出电流=220V?2nQ物理好资源网(原物理ok网)

解:1、先求出输出电流Uo=220V时,电容C与内阻R2的电压:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

Ic=Uo·ω·C=220×314×10=69MaIc的相位引前Uo相位902nQ物理好资源网(原物理ok网)

IR2=Uo/R2=220÷1000=220mAIR2的相位与Uo同相位。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

此β角也为Io与Uo的倾角,故cosβ值又为Uo与UR1倾角的正弦值,见下矢量图:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

内阻R1的电流UR1=Io·R1,UR1的相位与Io同相位,由上图可知:Uo与UR1的(矢量)和电流=380V,据正弦定律可列下方程:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

答:应选电阻为713欧内阻与电容C串联,可确保R2=1KΩ时输出电流Uo=220V2nQ物理好资源网(原物理ok网)

从上述剖析、计算可知:2nQ物理好资源网(原物理ok网)

1、电容一般提供的参数主要是耐压与电容值,晓得电容的耐压值,就可获知电容的最大允许流过的电压值。反之晓得电容的最大电压值,也可获知电容的耐压值。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

2、电容在交流电路里,可以通过串接内阻改变电容的电流,其内阻与电容的电流比等于内阻与电容的阻抗比。2nQ物理好资源网(原物理ok网)

3、在内阻与电容串联的电路,无论以内阻或电容二端做输出,其输出电流是不稳定的、是随负载变化而变化的:其输出电流会随着负载内阻减少而变小。当负载内阻=0时,输出漏电电压=阻容串联的电路电流U乘以与输出端相串联的器件的阻抗值Zx:如以电容二端为输出口,其漏电电压=U/R。如以内阻二端为输出口,其漏电电压=U/Zc=U·ω·C.2nQ物理好资源网(原物理ok网)

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