rc時間常數定義 rc電路時間常數的定義及計算

2021-10-13 09:20:44 字數 1933 閱讀 6150

rc電路時間常數的定義

時間常數表示過渡反應的時間過程的常數。指該物理量從最大值衰減到最大值的1/e所需要的時間。對於某一按指數規律衰變的量,其幅值衰變為1/e倍時所需的時間稱為時間常數。

rc的時間常數:表示過渡反應的時間過程的常數。在電阻、電容的電路中,它是電阻和電容的乘積。若c的單位是μf(微法),r的單位是mω(兆歐),時間常數的單位就是秒。在這樣的電路中當恆定電流i流過時,電容的端電壓達到最大值(等於ir)的1-1/e時即約0.63倍所需要的時間即是時間常數 ,而在電路斷開時,時間常數是電容的端電壓達到最大值的1/e,即約0.37倍時所需要的時間。

rlc暫態電路時間常數是在rc電路中,電容電壓uc總是由初始值uc(0)按指數規律單調的衰減到零,其時間常數 τ =rc。

注:求時間常數時,把電容以外的電路視為有源二端網路,將電源置零,然後求出有源二端網路的等效電阻即為r在rl電路中,il總是由初始值il(0)按指數規律單調的衰減到零,其時間常數 τ =l/r

rc電路時間常數的計算

假設有電源vu通過電阻r給電容c充電,v0為電容上的初始電壓值,vu為電容充滿電後的電壓值,vt為任意時刻t時電容上的電壓值,那麼便可以得到如下的計算公式:

vt = v0 + (vu – v0) * [1 – exp( -t/rc)]

如果電容上的初始電壓為0,則公式可以簡化為:

vt = vu * [1 – exp( -t/rc)]

由上述公式可知,因為指數值只可能無限接近於0,但永遠不會等於0,所以電容電量要完全充滿,需要無窮大的時間。

當t = rc時,vt = 0.63vu;

當t = 2rc時,vt = 0.86vu;

當t = 3rc時,vt = 0.95vu;

當t = 4rc時,vt = 0.98vu;

當t = 5rc時,vt = 0.99vu;

可見,經過3~5個rc後,充電過程基本結束。

當電容充滿電後,將電源vu短路,電容c會通過r放電,則任意時刻t,電容上的電壓為:

vt = vu * exp( -t/rc)

對於簡單的串聯電路,時間常數就等於電阻r和電容c的乘積,但是,在實際電路中,時間常數rc並不那麼容易算,例如下圖(a)。

對於上圖(a),如果從充電的角度去計算時間常數會比較難,我們不妨換個角度來思考,我們知道,時間常數只與電阻和電容有關,而與電源無關,對於簡單的由乙個電阻r和乙個電容c串聯的電路來說,其充電和放電的時間引數是一樣的,都是rc,所以,我們可以把上圖中的電源短路,使電容c1放電,如上圖(b)所示,很容易得到其時間常數:

t = rc = (r1//r2)*c

使用同樣的方法,可以將下圖(a)電路等效成(b)的放電電路形式,得到電路的時間常數:

t = rc = r1*(c1+c2)

用同樣的方法,可以將下圖(a)電路等效成(b)的放電電路形式,得到電路的時間常數:

t = rc = ((r1//r3//r4)+r2)*c1

對於電路時間常數rc的計算,可以歸納為以下幾點:

1、如果rc電路中的電源是電壓源形式,先把電源「短路」而保留其串聯內阻;

2、把去掉電源後的電路簡化成乙個等效電阻r和等效電容c串聯的rc放電迴路,等效電阻r和等效電容c的乘積就是電路的時間常數;

3、如果電路使用的是電流源形式,應把電流源開路而保留它的併聯內阻,再按簡化電路的方法求出時間常數;

4、計算時間常數應注意各個引數的單位,當電阻的單位是「歐姆」,電容的單位是「法拉」時,乘得的時間常數單位才是「秒」。

對於在高頻工作下的rc電路,由於寄生引數的影響,很難根據電路中各元器件的標稱值來計算出時間常數rc,這時,我們可以根據電容的充放電特性來通過曲線方法計算,前面已經介紹過了,電容充電時,經過乙個時間常數rc時,電容上的電壓等於充電電源電壓的0.63倍,放電時,經過乙個時間常數rc時,電容上的電壓下降到電源電壓的0.37倍。

如上圖所示,如通過實驗的方法繪出電容的充放電曲線,在起點處做一條充放電切線,則切線與橫軸的交點就是時間常數rc

RC時間常數

假設有電源vu通過電阻r給電容c充電,v0為電容上的初始電壓值,vu為電容充滿電後的電壓值,vt為任意時刻t時電容上的電壓值,那麼便可以得到如下的計算公式 vt v0 vu v0 1 exp t rc 如果電容上的初始電壓為0,則公式可以簡化為 vt vu 1 exp t rc 由上述公式可知,因為...

rc時間常數定義 時間常數RC的計算方法

進入正題前,我們先來回顧下電容的充放電時間計算公式,假設有電源vu通過電阻r給電容c充電,v0為電容上的初始電壓值,vu為電容充滿電後的電壓值,vt為任意時刻t時電容上的電壓值,那麼便可以得到如下的計算公式 vt v0 vu v0 1 exp t rc 如果電容上的初始電壓為0,則公式可以簡化為 v...

rc時間常數定義 時間常數RC的計算方法

1 進入正題前,我們先來回顧下電容的充放電時間計算公式,假設有電源vu通過電阻r給電容c充電,v0為電容上的初始電壓值,vu為電容充滿電後的電壓值,vt為任意時刻t時電容上的電壓值,那麼便可以得到如下的計算公式 中國通訊人部落格 n q 3jhs gbvt v0 vu v0 1 exp t rc 中...