电容是电路中经常用到的器件,本文推导了相关的公式,结合LTspice进行仿真。
一、定义
电容(Capacitance)亦称作“电容量”,电容(或称电容量)是表现电容器容纳电荷本领的物理量,记为C,国际单位是法拉[F]。平板电容的公式如下
C=εS/d=ε0εrS/4πkd(真空)=Q/U
二、相关公式
1.平板电容器

2.电容存储的能量

3.电容充电放电

三、公式推导
1.电容存储的能量

2. 电容充电效率

在电路中,不免存在电阻,假设V1电源给C1电容充电,中间存在电阻R1
则R1的发热量为(假设电容C1从V0开始充电至V1,Q从Q0充电至Q1):

当V0 = 0,发热力量如下,和电容的储能相同,所以充电效率为1/2.


3. 电容充电公式
假设C1两端电压为U,则电路中的电流为




4. 电容放电公式推导

采用100Ω电阻和100pF电容,时间常数为10ns,可以看到仿真结果和上述计算结果是吻合的。

先介绍到这里,如果有疑问,大家一起探讨。
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