搜搜考试网如何理解充电和放电
来源：学生作业帮 编辑：搜搜考试网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/29 22:44:33
这两个过程中改变了什么？
解题思路： 当电容器接通电源以后,在电场力的作用下,与电源正极相接电容器极板的 自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下, 正极由于失去负电荷而带正电, 负 极由于获得负电荷而带负电,正,负极板所带电荷大小相等,符号相反,见图.电荷定 向移动形成电流,由于同性电荷的排斥作用,所以开始电流最大,以后逐渐减小,在电 荷移动过程中,电容器极板储存的电荷不断增加,电容器两极板间电压 UC 等于电源电 压 U 时电荷停止移动,电流 I=0, :开关闭合,通过导线的连接作用,电容器正负极板电荷中和掉. 当 K 闭合时,电容器 C 正极正电荷可以移动 负极上中和掉,负极负电荷也可以移到正极中和掉,电荷逐渐减少,表现电流减小,电 压也 逐渐减小为零.
解题过程：
对这个问题，也许公式和函数我们都记得的，但对它的具体过程可能会有理解不透。 电容的充电放电过程我看最好用“充水”的模型来帮助理解。作为基本模型，我们假定有固定水压---对应衡定电压，固定流量---对应衡定电流的模型，如图。 先看上边的衡压输入模型： 假设有一个无限大的水库给一个水杯充水，那么，自从开始充水起，水位就会逐渐上升。 从上升的速度看，是先快后慢，直至无穷小； 从充水的流速看，是流量是先大后小，直至无穷小； 从两边的水压差看是先大后小，直至无穷小。 这样，在经历无穷大的时间后，水杯的水位与水库的水位持平。在上述过程中，用于电路理解方面最有用的是流速和压差。 压差趋于无穷小意味着充水水流也趋于无穷小，这意味着就那么充水的流速也无穷小，是永远无法“充满”的----两边的水平是永远无法真正持平的。 回到电路上来。我们假设一个电路的时间常数RC小，则表明它容易满足电路的电流要求，否则，表明它在满足电流要求方面能力不足----就象我们一个人工作能力那样。对应地，如果是RC常数大，也相当于工作压力大、阻力了。当然，实际电路有时出于需要是有意设置合适障碍----特地加大它的“工作压力”的，这一点就是我们电路设计和调试时不断地修改电路参数。 对于衡流充电放电的情况是相似的。理想的衡流充电/充水，不能再用图上边而要用下边的模型，不然就成了积分模型了。具体情形大家可以结合实际想象一下----衡压输入的电路虽然是积分，但电流不是固定的，而电压也是逐渐减小的，因而，该模型是正确的。 需要说明的是，对应于下图中的电路模型，我们要注意区别为什么它们的电路模型不同。对照模型图，衡压充水/充电时由于用节流孔的限制来控制流量的，因此，电阻对电容是串联的----注入的水丝毫无损地存到了电容里。与此相反，衡流模型中水是边注入边流出的，因此，电阻是并联。至于模型中谁是电容C，不用解释了吧？ 实际电路的问题：这里我们给出的模型是理想模型，比如衡压/恒压，衡流/恒流，实际上由于系统的响应速度（负载能力）有限，因此在开始时刻的冲击负载下可能满足不了，因此与理想情况有所差异。这些差异如：启动----打开阀门的时间不能地瞬间完成→对应→电路上升沿不够徒峭；水压不能维持恒定→对应→电源电压波动；系统反应速度慢→对应→电路常数等。这些情形类似于冲击负载，象开关电源的开关开启或关断瞬间（波形上升或下降边沿），电路的变化都属于最激烈的时刻，就象飞机起降，孕妇待产等的样子----看来呀，万事开头难，结束也难哪----结束难不是我们平时所常说的，算个有始无终吧----电源中的保护电路都为它们而设置的。
解题过程：
对这个问题，也许公式和函数我们都记得的，但对它的具体过程可能会有理解不透。 电容的充电放电过程我看最好用“充水”的模型来帮助理解。作为基本模型，我们假定有固定水压---对应衡定电压，固定流量---对应衡定电流的模型，如图。 先看上边的衡压输入模型： 假设有一个无限大的水库给一个水杯充水，那么，自从开始充水起，水位就会逐渐上升。 从上升的速度看，是先快后慢，直至无穷小； 从充水的流速看，是流量是先大后小，直至无穷小； 从两边的水压差看是先大后小，直至无穷小。 这样，在经历无穷大的时间后，水杯的水位与水库的水位持平。在上述过程中，用于电路理解方面最有用的是流速和压差。 压差趋于无穷小意味着充水水流也趋于无穷小，这意味着就那么充水的流速也无穷小，是永远无法“充满”的----两边的水平是永远无法真正持平的。 回到电路上来。我们假设一个电路的时间常数RC小，则表明它容易满足电路的电流要求，否则，表明它在满足电流要求方面能力不足----就象我们一个人工作能力那样。对应地，如果是RC常数大，也相当于工作压力大、阻力了。当然，实际电路有时出于需要是有意设置合适障碍----特地加大它的“工作压力”的，这一点就是我们电路设计和调试时不断地修改电路参数。 对于衡流充电放电的情况是相似的。理想的衡流充电/充水，不能再用图上边而要用下边的模型，不然就成了积分模型了。具体情形大家可以结合实际想象一下----衡压输入的电路虽然是积分，但电流不是固定的，而电压也是逐渐减小的，因而，该模型是正确的。 需要说明的是，对应于下图中的电路模型，我们要注意区别为什么它们的电路模型不同。对照模型图，衡压充水/充电时由于用节流孔的限制来控制流量的，因此，电阻对电容是串联的----注入的水丝毫无损地存到了电容里。与此相反，衡流模型中水是边注入边流出的，因此，电阻是并联。至于模型中谁是电容C，不用解释了吧？ 实际电路的问题：这里我们给出的模型是理想模型，比如衡压/恒压，衡流/恒流，实际上由于系统的响应速度（负载能力）有限，因此在开始时刻的冲击负载下可能满足不了，因此与理想情况有所差异。这些差异如：启动----打开阀门的时间不能地瞬间完成→对应→电路上升沿不够徒峭；水压不能维持恒定→对应→电源电压波动；系统反应速度慢→对应→电路常数等。这些情形类似于冲击负载，象开关电源的开关开启或关断瞬间（波形上升或下降边沿），电路的变化都属于最激烈的时刻，就象飞机起降，孕妇待产等的样子----看来呀，万事开头难，结束也难哪----结束难不是我们平时所常说的，算个有始无终吧----电源中的保护电路都为它们而设置的。