电容分压器电路计算示例

在分压器电路中,电源电压或电路电压平均分布在电路中的所有元件之间,具体取决于这些元件的容量。
电容分压电路的结构与电阻分压电路相同。但与电阻器一样,容性分压器电路即使使用无功元件,也不会受到频率变化的影响。
电容器是一种无源元件,可将电能存储在金属板中。电容器有两个极板,这两个极板由非导电或绝缘材料隔开,例如称为“电介质”。
在这里,正电荷存储在一个板上,负电荷存储在另一个板上。
当直流电流施加到电容器上时,它会完全充电。极板之间的介电材料充当绝缘体,并且还反对流过电容器的电流。
这种对通过电容器的电源电流的反对称为 电抗 (xc) 的电容器。电容电抗也以欧姆为单位。
充满电的电容器充当能量源,因为电容器存储能量并将其放电到电路组件。
如果向电容器施加交流电流,则电容器通过其极板连续充电和放电电流。此时,电容器还具有电抗,其根据电源频率而变化。
我们知道,存储在电容器中的电荷取决于电源电压和电容器的电容。
同样,电抗也取决于某些参数,现在我们看到影响电容器电抗的参数。
如果电容器的电容值较小,则为电容器充电所需的时间较少,即需要较小的rc时间常数。同样,对于较大的电容值,rc时间常数也很高。
由此我们观察到,电容值较大的电容器具有较小的电抗值,而较小的电容值电容器具有较大的电抗值。即电容器的电抗与电容器的电容值成反比。
xc∝ 1/c
如果施加电流的频率较低,则电容器的充电时间增加,表明电抗值高。同样,如果施加电流的频率很高,则电容器的电抗较低。
由此我们可以观察到电容器的电抗与频率成反比。
最后,我们可以说,电抗(xc) 与频率 (f) 和电容值 (c) 成反比。
xc∝ 1/f
容抗公式
我们已经知道,容抗与电容器的频率和电容值成反比。因此电抗公式为
xc= 1/2πfc
这里
xc= 电容器的电抗,单位为欧姆 (ω)
f = 以赫兹为单位的频率 (hz)
c = 电容器的电容,单位为法拉 (f)
π = 数字常量 (22/7 = 3.142)
串联电容器中的电压分布
如果电容器串联连接,则计算电容器之间的电压分布。因为电容器根据串联中的电容值具有不同的电压值。
电容器的电抗与电流相反,取决于电容值和外加电流的频率。
所以现在让我们看看电抗如何影响电容器,通过计算频率和电容值。下面的电路显示了电容分压器电路,其中2个电容器串联在一起。
电容式分压器
串联的两个电容器的电容值分别为10uf和22uf。这里的电路电压为10v,该电压分布在两个电容器之间。
在串联连接中,所有电容器上都有相同的电荷(q),但电源电压(vs) 对于所有电容器都不相同。
电路电压由电容器共享,具体取决于电容器的电容值。以 v = q/c 的比率。
根据这些值,我们必须计算电抗(xc)通过使用电容器的频率和电容值来计算每个电容器。
电容分压器示例no1
现在,我们将计算上图中给出的电容器10uf和22uf的电压分布,这些电容器具有10v电源电压和40hz频率。
10uf电容电抗,
xc1= 1/2πfc1 = 1/(23.142401010-6) = 400ω
22uf电容电抗,
xc2 = 1/2πfc2 = 1/(23.142402210-6) = 180ω
电路的总容抗为,
xc= xc1* yc2= 400Ω + 180Ω = 580Ω
ct= c1c2/(c1+c2) = (102210-12)/(32*10-6) = 6.88uf
x电脑断层扫描= 1/2πfct= 1/(23.142406.8810-6) = 580Ω
电路中的电流为,
i = v/xc= 10v/580ω = 17.2ma
现在,每个电容器两端的压降为,
vc1= ixc1= 17.2ma400ω = 6.9v
vc2= ixc2=17.2ma180ω = 3.1v
电容分压器示例no2
现在我们计算串联连接的电容器10uf和22uf上的压降,它们以10hz(4000khz)频率的4v电源电压工作。
10uf电容电抗,
xc1= 1/2πfc1 = 1/(23.14240001010-6) = 4ω
22uf电容电抗,
xc2 = 1/2πfc2 = 1/(23.14240002210-6) = 1.8ω
电路的总容抗为,
xc= xc1* yc2= 4Ω+1.8Ω = 5.8Ω
ct= c1c2/(c1+c2) = (102210-12)/(32*10-6) = 6.88uf
x电脑断层扫描= 1/2πfct= 1/(23.14240006.8810-6) = 5.8Ω
电路中的电流为,
i = v/x电脑断层扫描= 10v/5.8ω = 1.72a
现在,每个电容器两端的压降为,
vc1= ixc1= 1.72a4ω = 6.9v
vc2= ixc2= 1.72a1.8ω = 3.1v
从上述两个例子中我们可以得出结论,低值电容器(10uf)将充电到更高的电压(6.9v),而较高值的电容器(22uf)将自身充电到较低的电压电平(3.1v)。
最后,两个电容压降值之和等于电源电压(即6.9v+3.1v=10v)。这些电压值对于所有频率值都是相同的,因为压降与频率无关。
在频率不同的两个示例中,两个电容器的压降相同。频率为40hz或40khz,两种情况下电容器两端的压降相同。
流过电路的电流根据频率而变化。电流会随着频率的增加而增加,17hz频率为2.40ma,频率1khz为72.4a,即通过将频率100hz增加到4khz,电流将增加近4倍。
最后,我们可以说流过电路的电流与频率(i α f)成正比。
总结
电容器中电流的对立称为电容器的电抗(xc)。该容抗受电容值、电源电压频率等参数的影响,并且这些值与电抗成反比。
交流分压器电路将根据电容值将电源电压分配给所有电容器。
对于任何频率的电源电压,电容器的这些压降都是相同的。即电容器两端的压降与频率无关。
但是电流取决于频率,而且这两者彼此成正比。
但在直流分压器电路中,计算电容器两端的压降并非易事,因为它取决于电抗值,因为电容器在充满电后会阻止直流电流流过它。
电容分压器电路用于大型电子应用。主要用于电容式敏感屏幕,当被人的手指触摸时会改变其输出电压。
并且还用于变压器中以增加压降,其中通常市电变压器包含低压降芯片和组件。
最后要说的是,在分压器电路中,电容器两端的压降对于所有频率值都是相同的。


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