電容充放電電路如圖所示。開關(guān)在如圖中位置時(shí),電源對(duì)電容充電,電容兩端電壓逐漸增大,到最后電容對(duì)直流相當(dāng)于斷路,所以電容兩端電壓與電源電壓相等。此時(shí),將開關(guān)切換到另一端,電容兩端電壓不能突變,將在存在電阻的電路中放電,直至電荷量完全消失。這個(gè)就是電容的充放電過程。
電容充放電的時(shí)間只與電阻和電容值的大小有關(guān),與電源電壓的大小無關(guān)。這個(gè)時(shí)間可以表示成RC的乘積,即時(shí)間常數(shù)τ。
對(duì)于RC進(jìn)行公式推導(dǎo)有
在電容充電過程中,電路中電壓和電流的變化規(guī)律如下:
時(shí)間常數(shù)代表了充放電的時(shí)間,從已有的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看,電容充放電是一個(gè)符合指數(shù)關(guān)系變化的,在τ的時(shí)間內(nèi),電容兩端電壓達(dá)到63.2%;在3τ的時(shí)間內(nèi),電容兩端電壓達(dá)到95%;在5τ的時(shí)間內(nèi),電容兩端電壓達(dá)到99.3%。而放電過程與充電過程相反。
靜電放電對(duì)小型元器件會(huì)產(chǎn)生影響,這種瞬變的干擾脈沖可能造成損壞??梢杂肦C濾波、限流電阻、分流電路來防護(hù)。若要瀉放掉電荷,可以對(duì)已經(jīng)充電的電容形成回路。根據(jù)時(shí)間常數(shù)τ,電容不容易改變的情況下,減小電阻會(huì)顯著的減少時(shí)間常數(shù),加快電荷瀉放。采用模擬開關(guān),當(dāng)電荷過大時(shí),控制模擬開關(guān)閉合,相當(dāng)于在電容上并聯(lián)了一個(gè)很小的電阻,實(shí)現(xiàn)電荷瀉放。若電荷瀉放掉以后,開關(guān)再斷開,恢復(fù)原電路。而驅(qū)動(dòng)開關(guān)閉合動(dòng)作的一般可以用外部按鍵,也可以根據(jù)具體電路的情況,選取標(biāo)志性電壓或電流,結(jié)合運(yùn)放搭成的比較器實(shí)現(xiàn)。