電容通高頻阻低頻,市電50Hz。

我在市電入戶處的火線中間串聯很多電容,是否會是50Hz的交流電變成直流電?


當然不會。

我們看下圖:

圖1:題主的意思應當是這樣的

我們知道,電容串聯後,總電容值為:

[公式] ,式1

據此,我們可以求得這n個電容的等效總電容C。所以,題主設想的在入戶處串聯很多電容,可以等效為1個電容C。

關於電容串聯公式是怎麼來的,中學的物理課本中應當有(我不確認,因為離開中學N久了),百度上隨便一搜都有,如下:

圖2:百度上對電容串聯公式的解釋

對於交流信號或者交流電源來說,電容也呈現出類似電阻的特性,不過這種特性叫做容抗,它是阻抗(電阻、容抗和感抗)的一員。容抗的表達式為:

[公式] ,式2

式2中,f是交流電的頻率,對於我國的交流電,f=50Hz;C就是電容值。針對題主的問題,C就是這許多電容的等效總電容值。

我們看到圖1中的總電容C與電阻R是串聯的,因此有:

[公式] ,式3

現在我們來仔細分析式3。

1)電容串聯後,總電容是減小的。所串聯的電容越多,式3分母的數值就越大,電阻上的分壓就越低。

2)如果我們固定電容值C,而改變頻率f,我們會發現當頻率f=0也即電源為直流時,電阻R上的電壓等於零;當頻率f趨向於增大時,我們發現電阻R上的電壓也不斷增大。當頻率增大到極大時,電阻上的電壓幾乎就等於電源電壓Uac,由此體現出電容隔絕直流通交流的能力。見下圖:

圖3:電阻上的電壓與頻率的關係

我們再來看看流過電容的交流電流Ic與電源電壓Uac的關係。我們令 [公式] ,則有:

電容兩端的電壓: [公式] ,式4

流過電容的電流: [公式] ,式5

也就是說,流過電容的電流超前電壓90度。

我們來看《電路分析導論》中的相關頁面,如下:

圖4:《電路分析導論》中相關描述

注意看圖4中的電流波形與電壓波形的關係,對於純電容迴路來說,電流超前電壓90度。

結論是什麼?

結論是:即便在入戶處串聯很多電容,但交流電依然是交流電,只不過串接的電容越多,負載上的電壓也越低就是了,並且電流會超前電壓近90度。


想到一件有趣的事:

某次和友人一起登山,在密林深處的小溪旁發現一座小型造紙廠,就是製造草紙的工廠。廠裏的人熱情招呼我們進去休息。休息時我發現這家工廠的電機是三相的,但輸入電源是單相的,大為驚訝。我仔細觀察,原來它們在電機的另外兩相串入電容來移相。三相電機雖然在旋轉,但溫度很高,輸出功率和效率應當大打折扣。詢問後得知,廠裏的人懶得進城去買單相電機,就這麼湊合著用。

對我來說,這真是開眼了!

另外,看得出來題主對電路基礎知識很陌生,建議題主閱讀這本《電路分析導論》。此書的作者是美國人,把頗為深奧的電路知識講得通俗易懂,很不錯。如果題主學過高等數學,且對複數的知識也不陌生,就可以閱讀此書。當然,此書對於中學生來說依然很深奧,不建議中學生閱讀。


不會。電容不是整流器。


對於嵌入電容的交流電路,利用迴路電壓定律:

[公式]

其中 [公式] 分別表示總電壓,電流,電阻,電容電量和電容。對時間求導:

[公式]

積分得到電流:

[公式]

不妨取交流電壓 [公式] ,則:

[公式]

[公式]

[公式]

其中:

[公式]

由此可見,交流電路中串聯電容 [公式] ,將使得電路中產生垂直阻抗 [公式] ,降低了電流峯值,同時使得電流相位發生偏轉角 [公式] ,但並不改變系統反應的頻率。特別地,電路中的開關就可以看作 [公式] 的電容,其容抗趨於無限大,從而達到斷路效果。由於系統是線性的,藉助式(1)容易推斷,如果將交流電壓取為:

[公式]

電容將對 [公式] 的低頻成分表現出高阻抗,從而對低頻成分產生過濾作用。從這個角度看,串聯電容後的交流電路將距離直流電路更遠一些,而非更近。


我咋不知道


您好,首先先糾正一個錯誤,電容並不是串聯越多容值越大。與之相反,電容是串聯越多容值越小。

再說結論:

在市電中串入一個電容,會使幅值變低,容值越小幅值也就越低。這是因為電容的容抗起到阻礙的作用。

舉個例子:

圖中V1是市電(正弦波50Hz 峯值310V) C1=10uF=0.00001F, Rload=100Ohm

根據公式 [公式] 可以算出,此時C1的容抗約為318.31Ohm,因此分壓約為235.89V(峯值 下同)。所以電壓的分壓約為74.11V。

其中綠色波形是輸入電壓,,藍色波形是電阻兩端電壓,紅色波形是線路上的電流,。左邊為電壓波形的標尺,右邊為電流波形的標尺。

如果我們再向其中串聯一個電容:

此時的容值為之前的一半,容抗為之前的2倍,可以算出電壓的分壓變為42.08V.

如果按照題主所說,想要變成直流電,那麼首先我們要做的就是整流

下圖是一個全橋整流電路:

此時交流電的負半周會被整流到正半周,變為上面的波形。注意此時沒有加入電容。

再加上電容,就變成題主想要的直流電了:

綠色波形是整流橋的輸出電壓,藍色波形是Rload兩端電壓。由於電容隔絕了直流電,,所以RLoad兩端分不就到電壓了

之所以會有幾個小鼓包,是由於電容有個充電的過程,等它充滿電了,電壓也就不再波動了。

以上。


高中電學裡面講過,電容通交流阻直流;

大學課本裡面這樣介紹電容,通過電容的電流,等於電容兩端的電壓對時間的一階導數乘以一個常數,這個常數就是電容值

[公式]

正弦函數和餘弦函數求導後,相位改變,函數的性質並不改變,頻率也不會變。因此交流電通過電容後仍然是交流電。

推薦答主看下我的文章《變流技術》,對相關的過程簡單瞭解

汪淳:9.變流技術?

zhuanlan.zhihu.com圖標

如果是無限多的,最後確實是直流,直流0V,因為容量最終是0


知識需要學全,電容隔低阻高是在RLC電路模型下存在的頻響特性。

但是不要忘記,電容的基礎特徵是隔直通交


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