探討一下在直流充電時(shí)，充電電流是如何產(chǎn)生的。關(guān)鍵在于保持電容兩端電壓的連續(xù)性，不允許突變。因此，在電源接通瞬間，電容兩端的電壓為零，隨后按指數(shù)規(guī)律逐漸上升，直至達(dá)到穩(wěn)態(tài)。在穩(wěn)態(tài)下，電容實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)短路。

圖1所示為電容充電過程的過渡階段。當(dāng)瞬間將電源電壓Usr接入電容和電阻串聯(lián)電路時(shí)，由于電容兩端電壓的連續(xù)性要求，電容被視為一個(gè)短路。因此，在時(shí)刻0，流經(jīng)電容和電阻R的電流為：

隨后，電容開始充電過程，電流逐漸減小。當(dāng)時(shí)間達(dá)到5倍RC后，電容基本充電完畢，電流減小至接近零。此后，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。這里的RC稱為時(shí)間常數(shù)。我們知道，電阻的值等于電壓與電流的比值，即R=U/I。同時(shí)，電容的值等于電量Q與電壓U的比值，而電量Q又等于電流I乘以時(shí)間t，即：

這就是電阻和電容的乘積等于時(shí)間的概念。電阻的單位為歐姆，電容的單位為法拉，所以時(shí)間的單位為秒。在圖1中，電容充電時(shí)，其電壓為：

我們可以計(jì)算出t=0、1RC、2RC、3RC、4RC和5RC時(shí)的Uc，如下所示：

可見，當(dāng)t=0時(shí)，電容兩端電壓為零；當(dāng)t=5RC時(shí)，電容兩端電壓幾乎等于輸入電壓。接下來，讓我們來看流經(jīng)電容的電流，其表達(dá)式為：

當(dāng)t=5RC時(shí)，有：

從上述推導(dǎo)可以明顯看出，此刻的電流幾乎可以視為零。必須將電容的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)過程加以區(qū)分，只需在立刻對(duì)此進(jìn)行理解，即可解決問題。下面，我們對(duì)上述討論結(jié)果進(jìn)行綜合總結(jié)：1）電容充電電路經(jīng)歷暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)過程；2）在電容充電的初始瞬間，應(yīng)特別注意電容兩端電壓的無突變?cè)瓌t，這一原則至關(guān)重要；3）通常在5RC時(shí)間之后，暫態(tài)過程基本結(jié)束；4）對(duì)于圖1所示的情況，在暫態(tài)的初始時(shí)刻，電容電壓Uc為零，電流Ic達(dá)到最大值，根據(jù)歐姆定律可以得出：

即電容的等效電阻等于零。此表明電容的等效電阻近似為無窮大，即此時(shí)電容等效于開路；5）對(duì)于短暫的脈沖信號(hào)輸入，電容能夠有效地傳遞信號(hào)至負(fù)載端；對(duì)于持續(xù)不變的穩(wěn)定輸入電壓，電容只在短暫的過渡階段中起作用，之后會(huì)隔離輸入信號(hào)；對(duì)于交流信號(hào)，其情況介于前述兩種情形之間。交流信號(hào)頻率越高，通過電容的可能性越大。

這個(gè)特性被稱為高通濾波器功能。雖然交流信號(hào)能夠通過電容，但會(huì)經(jīng)歷一定的幅度減弱。這表明在穩(wěn)態(tài)情況下，電容能有效地隔離直流，并呈現(xiàn)高通濾波特性?？偨Y(jié)而言，對(duì)于任何包含電容和電感的電路，務(wù)必分別從暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)角度進(jìn)行分析，以獲得準(zhǔn)確結(jié)論。