電容器是電子電路中的標準組件。電路中實際使用不同的電容器組合。本文介紹電容器的串聯和并聯組合。
串聯電容器
如何串聯電容器?
串聯電容器是指在一條線路中連接兩個或多個電容器。一個電容器的正極板連接到下一個電容器的負極板。
這里
QT =Q1 = Q2 = Q3 = ———- = Q
IC = I1 = I2 = I3 = ——— = IN
當電容器串聯時,所有電容器上的電荷和電流都相同。
為什么串聯電容器的電荷相同?
對于串聯電容器,相同數量的電子將流過每個電容器,因為每個板上的電荷來自相鄰的板。所以,庫侖電荷是一樣的。因為電流只不過是電子的流動,電流也是相同的。
什么是等效電容?
等效電容是電容器的總電容。讓我們看看如何計算它們串聯時的電容。
下圖顯示了三個串聯到電池的電容器。當電容器串聯連接時,相鄰的極板由于靜電感應而充電。
每個板塊都有不同的潛力。但是板上的電荷大小是相同的。
C1的第一極將具有等于電池電壓的電位V1,第二極板的電位將小于V1。讓它成為 V2。
C3的第一板將具有電位V5(V5 = V4),而第二板的電位小于V5。讓它成為 V6。
但極板之間的整體電位差等于電池的電動勢。
所以 VT = V1+V2+V3
但我們知道,Q=CV
C=Q/V
Ceq = Q/V1 + Q/V2 + Q/V3(因為電荷相同)
1/Ceq = (V1+ V2+ V3 )/Q
VT = Q/Ceq = Q/C1 + Q/C2 + Q/C3
因此,1/ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3
如果N個電容器串聯連接,則可以給出等效電容如下。
1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 +......... + 1/CN
因此,當電容器串聯時,等效電容的倒數等于電路中電容器各個電容的倒數之和。
串聯電容器示例
計算等效電容,當連接到0V交流電源時,串聯的兩個電容器組上的單個壓降分別為1.0uF和2.12uF。
等效電容,
1/ceq = 1/C1 + 1/C2
Ceq = (C1C2) / (C1 + C2)
Ceq = (0.1uF*0.2uF) / (0.1uF+0.2uF)
Ceq = 0.066uF = 66nF
串聯的兩個給定電容器上的壓降為:
V1 = (C2VT)/ (C1+C2) = (0.2uF12V)/ (0.1uF+0.2uF) = 8V
V2 = (C1VT)/ (C1+C2) = (0.1uF12V)/ (0.1uF+0.2uF) = 4V
從這些結果中,我們觀察到等效電容66nF小于給定兩個電容器的最小電容0.1uF。給定兩個電容器上的各個壓降是不同的。
但兩個電容器的單個壓降之和等于總電壓。即8V+4V=12V。
現在我們計算存儲在單個電容器中的電荷,
Q1 = V1* C1 = 8V * 0.1uF = 0.8uC
Q2 = V2* C2 = 4V * 0.2uF = 0.8uC
在這里,我們觀察到,0.8uC的電荷相等地存儲在串聯的電容器C1和C2中。
串聯電容器摘要
? 電容器上的電荷在串聯連接中相同。
? 電容器的等效電容小于串聯中的最小電容。
? 串聯n個電容器的等效電容為下
1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 +......... + 1/CN
并聯電路中的電容器
為什么要并聯電容器?
與串聯相比,并聯電容器具有優點。當電容器并聯時,總電容值增加。有些應用需要更高的電容值。
如何并聯電容器?
什么是并聯電容器的等效電容?
- 所有并聯的電容器具有相同的電壓,并且等于施加在電路輸入和輸出端子之間的VT。
- 然后,并聯電容器在其兩端有一個“公共電壓”電源,即VT = V1 = V2等。
- 電容器并聯電路的等效電容Ceq等于電容器的所有單個電容相加的總和。
- 這是因為電路中每個電容器的頂板都連接到相鄰電容器的頂板。以同樣的方式,電路中每個電容器的底板連接到相鄰電容器的底板。
讓我們看看如何計算并聯時電容器的等效電容??紤]連接兩個電容器,如下電路所示。
電路中的總電荷(Q)在兩個電容器之間分配,這意味著電荷Q在并聯連接的電容器之間分配自身。電荷Q等于所有單個電容器電荷的總和。
因此 Q=Q1+Q2
其中Q1,Q2是電容器C1和C2的電荷。
我們知道,
Q=Ceq VT
這里,Q = Q1+Q2
Ceq VT = C1xV1+C2xV2
由于 VT = V1 = V2 = V
Ceq VT = C1xV+C2xV
Ceq VT = (C1+C2)V
因此 Ceq=C1+c2
如果N個電容器并聯,則Ceq=C1+C2+C3+——Cn。
因此,并聯連接的電容器的等效電容等于電路中電容器的單個電容之和。
并聯例No1中的電容器
考慮兩個電容C1 =0.2uF和C2 =0.3uF的電容值,如上圖4所示?,F在計算電路的等效電容。
我們知道等效電容,
Ceq = C1 + C2
Ceq =0.2uF + 0.3uF
Ceq =0.5uF
關于并聯電容器電路,要記住的重要一點是,當我們將值相加時,任何兩個或多個并聯在一起的電容器的等效電容(Ceq)將始終大于電路中最大電容器的值。因此,在上面的示例中,Ceq = 0.5uF,而電路中的最大值電容器僅為0.3uF。
當電容器并聯時?
以下是電容器并聯的一些應用。
- 在某些直流電源中,為了更好地濾波,使用具有出色紋波因數的小電容器。它們并聯以增加電容值。
- 這可用于汽車行業的大型車輛,如用于再生制動的有軌電車。這些應用可能需要比市場上通??捎玫碾娙莞蟮碾娙葜怠?/li>
并聯電容器摘要
- 并聯時,電容器上的電壓相同。并聯電容器的等效電壓等于并聯電容器的最小額定電壓。
- 電容器的總電容值是并聯連接的所有電容值的總和。
- n個并聯電容的等效電容為Ceq=C1+C2+C3...快遞之家。
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