第17节 Capacitor Charging and Discharging (修订中)
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电容器充放电实验零部件及材料
要进行此实验，您将需要以下内容：
- 6伏电池
- 两个大电解电容器，最小 1000 µF（Radio Shack 目录 # 272-1019、272-1032 或同等产品）
- 两个 1 kΩ 电阻器
- 一个拨动开关，SPST（“单刀单掷”）
该实验需要大容量电容器来产生足够慢的时间常数，以便用电压表和秒表跟踪。
请注意，大多数大型电容器都是“电解”类型的，它们对_极性敏感_！每个电容器的一个端子应标有明确的极性符号。
通常，指定尺寸的电容器具有指向负极端子的负极 (-) 标记或一系列负极标记。
非常大的电容器通常通过一个端子旁边的正极 (+) 标记来标记极性。
不注意正确的极性几乎肯定会导致电容器故障，即使电源电压低至 6 伏。
当电解电容器发生故障时，它们通常__会爆炸__，喷出腐蚀性化学物质并散发出恶臭。请尽量避免这种情况！
对于零件清单中指定的“SPST 拨动开关”，我推荐家用电灯开关。
交叉引用
学习目标
在本实验中，我们将旨在了解以下概念：
- 电容充电动作
- 电容放电动作
- 时间常数计算
- 串联和并联电容
充放电电路原理图
实验说明
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实验说明
测量电路的电压
建立“充电”电路并在开关闭合时测量电容器两端的电压。 (opens new window)
请注意它是如何随着时间缓慢增加的，而不是像电阻器那样突然增加。
您可以通过用一根电线将其端子短路，将电容器“重置”回零电压。
电阻电容电路的“时间常数”(τ) 是通过将电路电阻 (opens new window)乘以电路电容来计算的。
对于 1 kΩ 电阻器和 1000 µF 电容器，时间常数应为 1 秒。这是电容器电压从其当前值增加到其最终值大约 63.2% 所需的时间：电池电压。
在一张方格纸上绘制充电电容器的电压随时间变化的曲线是很有教育意义的，以了解逆指数曲线是如何发展的。
但是，为了绘制这个电路的动作，我们必须找到一种方法来减慢它的速度。一秒钟的时间常数不会提供太多时间来获取电压表读数！
改变电路的时间常数
我们可以通过两种不同的方式增加该电路的时间常数：
- 改变总电路电阻，和/或
- 改变总电路电容。
给定一对相同的电阻器和一对相同的电容器，尝试各种串联和并联组合以获得最慢的充电动作。
您现在应该已经知道需要如何连接多个电阻以形成更大的总电阻，但是电容器呢？
该电路将向您展示电容如何随串联和并联电容器连接而变化。
只需确保以正确的方向插入电容器：两端标记为负极 (-)，在电气上“最接近”电池的负极！
放电电路提供相同类型的变化电容器电压，不同之处在于这一次电压在开关闭合时跳至电池满电压，并在开关打开时缓慢下降。
再次尝试不同的电阻器和电容器组合，确保电容器的极性始终正确。
计算机模拟
带有 SPICE 节点号的示意图：
网表（制作一个包含以下文本的文本文件，逐字）：
电容充电电路 v1 1 0 dc 6 r1 1 2 1k c1 2 0 1000u ic=0 .tran 0.1 5 uic .plot tran v(2,0) .end
相关练习：
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