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發布時間:2020-09-06 04:59  





這里用E電動勢作為電動勢的符號,以區別于電場強度E。這個問題的提出和教材(包括一些大學教材)有關。教材常把用電源對電容器充放電過程表示為圖6.9。這樣表示有三個問題:1.只用電動勢E電動勢不能完全表示電源的特性,電源的特性必須用電動勢E電動勢和內阻r兩個物理量描述,不存在內阻r= 0的電源。2.實際充電過程中電源內阻r可以起到限制充電電流的作用;但是如果電容器的電容較大、電源電動勢較高,還需要在電路中串接限流電阻以防止充電電流過大損壞電源和電流表。3.如果電容器電容較大且充電電壓較高,放電時也應增加限流電阻,以免損壞電流表。外殼膨脹由于電容器內部介質在電壓作用下發生游離,使介質分解而析出氣體或者由于部分元件擊穿、極對外殼放電等均會使介質析出氣體。
下面就討論電源給電容器充電的過程中能量的分配問題,設電源電動勢和電容器電容量都不大,充電電路如圖6.10和圖6.11所示。圖6.10 和圖6.11 是一樣的,只是對電源的表示方法不同,圖6.10 中把電源電動勢和內阻分開表示,圖6.11中把電源電動勢和內阻合起來標注在電源下方,這樣才是電源的正確表示方法。同時,由于電容器投入運行后溫度變化劇烈,內部壓力增加,則會使滲漏油現象更為嚴重。
電容器兩板間的電壓正比于電容器所帶的電荷量,設開始充電之前電容器不帶電,圖6.12中的斜線是電容器兩板間的電壓和電容器所帶電荷量的關系曲線。充電結束時,電容器所帶電荷量為Q,電容器兩板間的電壓等于電源電動勢U=E電動勢。在斜直線下面的兩個窄豎長方形的高度為在當前電容器帶電q時電容器兩板間的電壓U,窄豎長方形的寬度為設想在電壓U之下又充入的小電荷量Δq,窄豎長方形的面積為在充入小電荷量Δq的過程中電源對電容器做的功UΔq。如果把整個充電過程用很多個窄豎長方形表示,所有窄豎長方形面積之和即近似等于整個充電過程中電源對電容器做功之和。窄豎長方形的個數越多,其面積之和就越接近斜直線下的三角形面積,所以可知在整個充電過程中電源對電容器做的功為斜直線下的三角形面積,即W= 1/2*QE電動勢,此即為電容器儲存的能量。在整個充電過程中電源電動勢做功QE電動勢,即圖6.12中為以斜直線為對角線的矩形面積。電容器爆1破當電容器內部發生極間或極對外殼擊穿時,與之并聯運行的電容器組將對它放電,此時由于能量極大可能造成電容器爆1破。電源電動勢做功QE電動勢與電容器儲存的能量W=1/2*QE電動勢之差為圖6.12中斜直線上方的三角形面積。
在電源給電容器充電過程中的任一時刻,若電容器所帶電荷量為q,則電容器兩板間的電壓U=qC。充電電流必然流經內阻r,設內阻r兩端的電壓為Ur,根據歐姆定律可知E電動勢=U+Ur。所以不難想象,圖6.12中斜直線上方的三角形面積,即為電源電動勢做功QE電動勢過程中被消耗在內阻r上而轉變為焦耳熱的能量。現在CL11、CBB22等塑料薄膜電容器的絕緣電阻值可達到5000MΩ以上。
問題解決了!第二、我們的結果是要,兩個電容串聯之后分壓,這兩個分壓不超過額定電壓。在用電源給電容器充電的過程中,只能有一半的能量被電容器儲存,必然有另一半能量消耗在回路的電阻之上。如果電容器儲存的能量很多,則消耗在回路電阻上的能量也就同樣的多。如果這部分能量全部消耗在電源的內阻上,則對電源十分不利,這也是在充電回路中另外增加限流電阻的原因。
至此,可能還有一個疑問:如果對電容器充電的能量利用率僅有50%,給使用電容器作為電源的電動汽車充電不是會浪費很多電能嗎?具體用在濾波中,大電容(1000uF)濾低頻,小電容(20pF)濾高頻。要知道上面討論的是用有固定電動勢的電源給電容器充電的情況,如果給大容量電容器充電,應該使用可變電動勢的電源,這樣可以使充電的能量利用率大大提高。
一只性能良好的電容器在接通電源的瞬間,萬用表的表針應有較大擺幅;電容器的容量越大,其表針的擺幅也越大,擺動后,表針能逐漸返回零位。如果電容器在電源接通的瞬間,萬用表的指針不擺動,則說明電容器失效或斷路;若表針一直指示電源電壓而不作擺動,表明電容器已被擊穿短路;若表針擺動正常,但不返回零位,說明電容器有漏電現象,所指示的電壓數值越高,表明漏電量越大。需要指出的是:測量容量小的電容器所用的輔助直流電壓不能超過被測電容器的耐壓,以免因測量而造成電容器擊穿損壞。要想準確測量電容器的容量,需要采用電容電橋或Q表。上述的簡易檢測方法,只能粗略判斷壓力表電容器的好壞。6V能量密度(Wh/kg)5120-240功率密度(W/kg)~10,0001,000-3,000。