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电容电压和电感电流,为什么不能突变?

2022-09-02 09:46 来源:记得诚 作者:

我们都知道,电容电压不能突变,电感电流不能突变。那么,理论依据是什么呢?

下面,以RC一阶低通滤波器为例,给大家简单讲解一下原因。

1、电容电压为什么不能突变?

Vin通过R1电阻对电容C1进行充电,Vin的电势加在电容C的两个金属极板上。正负电荷在电势差作用下,分别向电容的两个极板聚集而形成电场。这是对电容的充电过程。


电容电压和电感电流,为什么不能突变?

▲对电容进行充电

衡量电容充电的电荷数是Q,Q=CV,C是常量,所以电荷数和电压呈正比。

C=Q/V,电容量代表了电容储存电荷的能力,微分表达式为:

电容电压和电感电流,为什么不能突变?

电流是单位时间内电荷数的变化量:

电容电压和电感电流,为什么不能突变?

结合(1)和(2)两个公式可得到:

电容电压和电感电流,为什么不能突变?

从公式可以看出:电容上的电流和电压的变化量是呈正比的。

或者说,电容上电压的变化量和电流是呈正比的。假设电容的电压能够突变,即需要无穷大的电流,实际中并不存在无穷大的电流,即电压电压不能突变。

2、电感电流为什么不能突变?

电感线圈各匝交链的磁通的总和称为磁链Ψ,衡量电感线圈充磁的多少。

磁链与电流成正比,电流越大,电感线圈被充磁链就越多,即Ψ=L*I,对指定电感线圈,L是常量。

L=Ψ/I,电感量代表了电感线圈的电磁转换能力,微分表达式为:

电容电压和电感电流,为什么不能突变?

根据电磁感应原理,磁链变化产生感应电压,磁链变化越大则感应电压越高,即:

电容电压和电感电流,为什么不能突变?

结合(1)和(2)两个公式可得到:

电容电压和电感电流,为什么不能突变?

从公式可以看出:电感电压和电流的变化率是成正比的。

或者说,电流的变化率和电感电压是成正比的。假设电感的电流能突变,即需要无穷大的电压,在实际中也是不存在的,即电感电流不能突变。

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