Time Constant | RC、RL 和 RLC 电路中的时间常数
注:本文为 “Time Constant” 相关文章合辑。
机翻,未校。
How To Find The Time Constant in RC and RL Circuits
June 8, 2024
💡 Key learnings:
关键学习点:
- Time Constant Definition: The time constant (τ) is defined as the response time of a first-order linear time-invariant (LTI) system to a step input.
时间常数定义:时间常数(τ)定义为一阶线性时间不变(LTI)系统对阶跃输入的响应时间。 - RC Circuit Time Constant: In an RC circuit, the time constant is the product of resistance ® and capacitance ©.
RC 电路时间常数:在 RC 电路中,时间常数是电阻(R)和电容(C)的乘积。 - Significance in RC Circuits: The time constant shows how long it takes for the current in a capacitor to drop to 36.7% of its initial value.
在 RC 电路中的重要性: 时间常数显示电容器中的电流下降到其初始值的 36.7% 需要多长时间。 - RL Circuit Time Constant: The time constant of an RL circuit is defined as the ratio of inductance (L) to resistance ®.
RL 电路时间常数:RL 电路的时间常数定义为电感(L)与电阻(R)的比率。 - Significance in RL Circuits: The time constant indicates how long it takes for the current in an inductor to reach 63.3% of its final value, highlighting the key concept of the “time constant of rl circuit”.
在 RL 电路中的重要性:时间常数表示电感中的电流达到其最终值的 63.3% 所需的时间,突出了“RL 电路的时间常数”的关键概念。
What is the Time Constant?
什么是时间常数?
The time constant – usually denoted by the Greek letter τ (tau) – is used in physics and engineering to characterize the response to a step input of a first-order, linear time-invariant (LTI) control system. The time constant is the main characteristic unit of a first-order LTI system.
时间常数(通常用希腊字母 τ τ τ(tau)表示)在物理学和工程学中用于描述对一阶线性时间不变(LTI)控制系统的阶跃输入的响应。时间常数是一阶 LTI 系统的主要特征单位。
The time constant is commonly used to characterize the response of an RLC circuit.
时间常数通常用于表征 RLC 电路的响应。
Let’s derive the time constant for both RC and RL circuits to understand how they respond to changes.
让我们推导出 RC 和 RL 电路的时间常数,以了解它们如何响应变化。
Time Constant of an RC Circuit
RC 电路的时间常数
Let us take a simple RC circuit, as shown below.
让我们以一个简单的 RC 电路为例,如下所示。
Assume the capacitor is initially uncharged and the switch is closed at time t = 0. Once the switch is closed, electric current i(t) begins to flow through the circuit. Using Kirchhoff Voltage Law in that single mesh circuit, we get:
假设电容器最初未充电,并且开关在时间 t = 0 时闭合。一旦开关闭合,电流 i(t)开始流过电路。在单啮合电路中使用基尔霍夫电压定律,我们得到:
Differentiating both sides with respect to time t, we get,
根据时间 t 对两侧进行微分,我们得到,
Integrating both sides we get,
对两边进行积分,我们得到,
Now, at t = 0, the capacitor behaves as a short circuit, so, just after closing the switch, the current through the circuit will be,
现在,在 t = 0 时,电容器表现为短路,因此,在关闭开关后,通过电路的电流将为,
Now, putting this value in equation (I), we get,
现在,将该值放在等式(I)中,我们得到,
Putting the value of k at equation (I), we get,
将 k 的值放在等式(I)中,我们得到,
Now, if we put t = RC in the final expression of circuit current i(t), we get,
现在,如果我们将 t = RC 放在电路电流 i(t)的最终表达式中, 我们得到,
The equation shows that RC is the time in seconds for the current in a charging capacitor to drop to 36.7% of its initial value. The initial value is the current when the capacitor starts charging.
该方程表明 RC 是充电电容器中的电流下降到其初始值的 36.7% 的时间(以秒为单位)。初始值是电容器开始充电时的电流。
This term is quite significant in analyzing the behavior of capacitive as well as inductive circuits. This term is known as the time constant.
这个术语在分析电容电路和电感电路的行为时非常重要。这个术语被称为时间常数。
So time constant is the duration in seconds during which the current through a capacities circuit becomes 36.7 percent of its initial value. This is numerically equal to the product of resistance and capacitance value of the circuit. The time constant is normally denoted by τ (tau). So,
因此,时间常数是通过容量电路的电流变为其初始值的 36.7% 的持续时间(以秒为单位)。这在数值上等于电路的电阻和电容值的乘积。时间常数通常用 τ τ τ(tau)表示。所以
τ = R C τ = RC τ=RC
In a complex RC circuit, the time constant will be the equivalent resistance and capacitance of the circuit.
在复杂的 RC 电路中,时间常数将是电路的等效电阻和电容。
Let us discuss the significance of the time constant in more detail. To do this, let us first plot current i(t).
让我们更详细地讨论时间常数的重要性。为此,我们首先绘制当前 i(t)。
At t = 0, the current through the capacitor circuit is
在 t = 0 时,通过电容器电路的电流为
At t = RC, the current through the capacitor is
在 t = RC 时,通过电容器的电流为
Let us consider another RC circuit.
让我们考虑另一个 RC 电路。
Circuit equations using KVL of the above circuits are,
使用上述电路的 KVL 的电路方程是,
and
From (iii) and (v)
从(iii)和(v)
Differentiating both sides with respect to time t, we get,
根据时间 t 对两侧进行微分,我们得到,
Integrating both sides we get,
对两侧进行积分,我们得到,
At t = 0,
在 t = 0 时,
The time constant of this circuit would be 2RC/3 sec. Now, the equivalent resistance of the circuit is,
该电路的时间常数为 2RC/3 秒。现在,电路的等效电阻是,
r e s i s t a n c e = 2 R / 3 resistance = 2R / 3 resistance=2R/3
The time constant of the circuit has become.
电路的时间常数已经变为
So, t i m e c o n s t a n t = e q u i v a l e n t r e s i s t a n c e × c a p a c i t a n c e time constant = equivalent \, resistance × capacitance timeconstant=equivalentresistance×capacitance
Time Constant of an RL Circuit
RL 电路的时间常数
Let us consider an example of a series RL circuit.
让我们考虑一个串联 RL 电路的示例。
Applying Kirchhoff Voltage Law in the above circuit. We get,
在上述电路中应用基尔霍夫电压定律。我们得到,
The equation can also be solved Laplace Transformation technique. For that, we have to take Laplace Transformation of the equation at both sides,
该方程也可以用拉普拉斯变换技术求解。为此,我们必须对两边的方程进行拉普拉斯变换,
Hence, in this equation.
因此,在这个方程中。
Since the current just after the switch is on, the current through the inductor will be zero.
Now,
由于开关刚接通后的电流,因此通过电感的电流将为零。现在,
Taking inverse Laplace of the above equation, we get,
取上述方程的逆拉普拉斯,我们得到,
Now, if we put,
现在,如果我们把,
We get,
我们得到,
At the RL circuit, at time = L/R sec, the current becomes 63.3% of its final steady-state value. The L/R is known as the time constant of an LR circuit. Let us plot the current of the inductor circuit.
在 RL 电路中,在时间 = L/R 秒时,电流变为其最终稳态值的 63.3%。L/R 称为 LR 电路的时间常数。让我们绘制电感电路的电流。
The time constant of an LR circuit is the ratio of inductance to the resistance of the circuit. Let us take another.
LR 电路的时间常数是电感与电路电阻的比值。让我们再举一个。
This circuit can be redrawn as,
该电路可以重绘为,
So, the time constant of the circuit would be
因此,该电路的时间常数为
Time Constant τ “Tau” Formulas for RC, RL & RLC Circuits
Electrical Technology
Time constant also known as tau represented by the symbol of “τ” is a constant parameter of any capacitive or inductive circuit. It differs from circuit to circuit and also used in different equations. The time constant for some of these circuits are given below:
时间常数也称为 tau,由 “ τ τ τ” 符号表示,是任何电容或电感电路的常数参数。它因电路而异,也用于不同的方程式。其中一些电路的时间常数如下:
τ τ τ for RC Circuit:
τ τ τ 对于 RC 电路:
In this circuit, resistor having resistance “R” is connected in series with the capacitor having capacitance C, whose τ “time constant” is given by:
在该电路中,具有电阻 “R” 的电阻器与具有电容 C 的电容器串联,其 τ τ τ “时间常数” 由下式给出:
τ = R C τ = RC τ=RC
τ = R C = 1 2 π f C \tau = RC = \frac{1}{2\pi f_C} τ=RC=2πfC1
Where
- τ = R C = τ = RC = τ=RC= is the time constant in seconds
τ = R C = τ = RC = τ=RC= 是以秒为单位的时间常数 - R is the resistance in series in ohms (Ω)
R 是串联电阻,单位为欧姆(Ω) - C is the capacitance of the capacitor in farads
C 是电容器的电容,单位为法拉 - f C f_C fC = cutoff frequency in hertz
f C f_C fC = 截止频率,单位为赫兹
τ τ τ for RL Circuit:
对于 RL 电路的 τ τ τ:
Inductor of inductance “L” connected in series with resistance “R”, whose time constant “τ” in seconds is given by:
电感 “L” 的电感器与电阻 “R” 串联,其时间常数 “τ” 以秒为单位,由下式给出:
τ = L / R τ = L/R τ=L/R
Where
- R is the resistance in series
R 是串联电阻 - L is the Inductance of the Inductor
L 是电感的电感
Universal time Constant “τ” Formula
通用时间常数 “ τ τ τ” 公式
C h a n g e = F i n a l – S t a r t ( 1 – 1 / e t / τ ) Change = Final – Start (1 – 1/et/τ) Change=Final–Start(1–1/et/τ)
变化 = 最终–开始( 1 – 1 / e t / τ ) 变化 = 最终 – 开始(1 – 1/et/τ) 变化=最终–开始(1–1/et/τ)
Where:
- Final = Value of calculated variable after infinite time (Ultimate value)
最终 = 无限时间后计算变量的值(最终值) - Start = Initial value of calculated variable
Start = 计算变量的初始值 - e = e = e= Euler’s number (≈2.7182818)
e = e = e= 欧拉数(≈2.7182818) - t = T i m e i n s e c o n d s t = t = Time in seconds t = t=Timeinsecondst= 时间(以秒为单位)
- τ = τ = τ= Time constant for circuits in seconds
τ τ τ = 电路的时间常数,单位为秒
τ τ τ for RLC Circuit:
τ 对于 RLC 电路:
In RLC circuit, we have both RL and RC time constant combined, which makes a problem calculating the time constant. So we calculate what we call the Q-Factor (quality factor).
在 RLC 电路中,我们将 RL 和 RC 时间常数组合在一起,这使得计算时间常数成为问题。因此,我们计算出我们所谓的 Q 因子(品质因数)。
τ τ τ for Series RLC Circuit:
τ τ τ 代表 串联 RLC 电路:
τ τ τ for Parallel RLC Circuit:
τ τ τ 对于并联 RLC 电路:
Where
- R is the resistance in series
R 是串联电阻 - L is the Inductance of the Inductor
L 是电感的电感 - C is the capacitance of the capacitor
C 是电容器的电容
Why is the time constant 63.2% and not 50% or 70%?
为什么时间常数是 63.2% 而不是 50% 或 70%?
edited Sep 20, 2018 at 14:42 bariod
asked Sep 18, 2018 at 14:39 Bala Subramanian
I am studying about RC and RL circuits. Why is the time constant equal to 63.2% of the output voltage? Why is it defined as 63% and not any other value?
我正在研究 RC 和 RL 电路。为什么时间常数等于输出电压的 63.2%?为什么它被定义为 63% 而不是任何其他值?
Does a circuit start working at 63% of output voltage? Why not at 50%?
电路是否以 63% 的输出电压开始工作?为什么不在 50% 呢?
Answers 1
Other answers haven’t yet hit upon what makes e special: defining the time constant as the time required for something to drop by a factor of e means that at any moment of time, the rate of change will be such that–if that rate were continued–the time required to decay to nothing would be one time constant.
其他答案尚未指出 “e” 的特殊之处:将时间常数定义为某事物衰减至原来的 1/e 所需的时间,意味着在任何时刻,其变化率都具有这样的特性 —— 如果该变化率持续下去,衰减至零所需的时间将为一个时间常数。
For example, if one has a 1uF cap and a 1M resistor, the time constant will be one second. If the capacitor is charged to 10 volts, the voltage will fall at a rate of 10 volts/second. If it’s charged to 5 volts, the voltage will fall at a rate of 5 volts/second. The fact that the rate of change decreases as the voltage does means that the voltage won’t actually decay to nothing in one second, but the rate of decrease at any moment in time will be the current voltage divided by the time constant.
例如,如果有一个 1 微法的电容和一个 1 兆欧的电阻,时间常数将为 1 秒。如果电容充电至 10 伏,电压下降速率将为 10 伏 / 秒。如果充电至 5 伏,电压下降速率则为 5 伏 / 秒。电压下降时变化率也随之减小,这意味着电压实际上不会在 1 秒内衰减至零,但在任何时刻,电压的下降速率都等于当前电压除以时间常数。
Answers 2
If the time constant were defined as any other unit (e.g. half-life), then the rate of decay would no longer correspond so nicely with the time constant.
如果将时间常数定义为其他单位(例如半衰期),那么衰减速率就不再能与时间常数如此完美地对应。
Answers 3
It’s built into the mathematics of exponential decay associated with first-order systems. If the response starts at unity at t = 0 t = 0 t=0, then after one “unit of time”, the response is e − 1 = 0.36788 e^{-1}=0.36788 e−1=0.36788. When you’re looking at a risetime, you subtract this from unity, giving 0.63212 0.63212 0.63212 or 63.2 % 63.2\% 63.2%.
这源于与一阶系统相关的指数衰减数学原理。如果响应在 t = 0 t = 0 t=0 时从 1 开始,那么经过一个 “时间单位” 后,响应为 e − 1 = 0.36788 e^{-1}=0.36788 e−1=0.36788。在研究上升时间时,用 1 减去这个值,得到 0.63212 0.63212 0.63212,即 63.2 % 63.2\% 63.2%。
The “unit of time” is referred to as the “time constant” of the system, and is usually denoted τ \tau τ (tau). The full expression for the system response over time ( t t t) is V ( t ) = V 0 e − t τ V (t)=V_0e^{-\frac {t}{\tau}} V(t)=V0e−τt
这个 “时间单位” 被称为系统的 “时间常数”,通常用 τ \tau τ(希腊字母 tau)表示。系统响应随时间( t t t)变化的完整表达式为 V ( t ) = V 0 e − t τ V (t)=V_0e^{-\frac {t}{\tau}} V(t)=V0e−τt。
So the time constant is a useful quantity to know. If want to measure the time constant directly, you measure the time it takes to get to 63.2 % 63.2\% 63.2% of its final value.
因此,时间常数是一个很有用的参数。如果要直接测量时间常数,可以测量达到最终值 63.2 % 63.2\% 63.2% 所需的时间。
In electronics, it works out that the time constant (in seconds) is equal to R × C R×C R×C in an R - C circuit or L / R L/R L/R in an R - L circuit, when you use ohms, farads and henries as units for the component values. This means that if you know the time constant, you can derive one of the component values if you know the other.
在电子学中,当以欧姆、法拉和亨利作为元件值的单位时,时间常数(以秒为单位)在 RC 电路中等于 R × C R×C R×C,在 RL 电路中等于 L / R L/R L/R。这意味着如果知道时间常数,并且知道其中一个元件的值,就可以求出另一个元件的值。
Why is R C RC RC exactly 63.2% full charge, and how is 5 R C 5RC 5RC considered 100%?
为什么 R C RC RC对应的是恰好 63.2% 的满电荷量,以及为什么把 5 R C 5RC 5RC 视为 100% 的满电荷量呢?
edited Nov 29, 2016 at 12:10 Jonas Schäfer’s
asked Nov 29, 2016 at 11:14 Ryan Abbas’s
Answer 1
The voltage of a charging and discharging capacitor is given by the formulas:
电容器充电和放电时的电压分别由以下公式给出:
For charging: U C = U ( 1 − e − t R C ) U_C = U(1 - e^{-\frac{t}{RC}}) UC=U(1−e−RCt)
For discharging: U C = U e − t R C U_C = Ue^{-\frac{t}{RC}} UC=Ue−RCt
However, I don’t understand why R C RC RC corresponds to 63.2% of the full charge. I also don’t understand how 5 R C 5RC 5RC is derived and why it is regarded as a full charge.
但是我不明白为什么 R C RC RC 对应的是满电荷量的 63.2%。我也不理解 5 R C 5RC 5RC 是如何得出的,以及为什么把它当作满电荷量。
Answer 2
Take a look at how a capacitor charges through a resistor:
看看电容器通过电阻充电的过程:
Capacitor charging follows the exponential relationship: V c = V s ( 1 − e − t R C ) V_c = V_s(1 - e^{-\frac{t}{RC}}) Vc=Vs(1−e−RCt), where V s V_s Vs is the target “supply” voltage.
电容器充电遵循指数关系: V c = V s ( 1 − e − t R C ) V_c = V_s(1 - e^{-\frac{t}{RC}}) Vc=Vs(1−e−RCt),其中 V s V_s Vs 是目标“电源”电压。
If you let t = R C t = RC t=RC, you’ll find that V c V s = 0.632 \frac{V_c}{V_s}=0.632 VsVc=0.632, or 63% for short:
如果令 t = R C t = RC t=RC,可以发现 V c V s = 0.632 \frac{V_c}{V_s} = 0.632 VsVc=0.632,简而言之就是 63%:
V C V S = ( 1 − e − 1 ) = 0.632120558 \frac{V_C}{V_S}=(1 - e^{-1}) = 0.632120558 VSVC=(1−e−1)=0.632120558
When you calculate the result of stacking 5 "63%"s together, you get: V c = 0.99326 V s V_c = 0.99326V_s Vc=0.99326Vs. In other words, at 5 R C 5RC 5RC, the voltage reaches 99.326% of the full - charging voltage, which means it’s only 1% away from the full - charging voltage. So, 5 R C 5RC 5RC can be considered a state of full charge.
当计算 5 个 “63%” 叠加的结果时,会得到: V c = 0.99326 V s V_c = 0.99326V_s Vc=0.99326Vs,换句话说, 5 R C 5RC 5RC 时的电压达到了满充电电压的 99.326%,也就是距离满充电电压只差 1% ,所以可以把 5 R C 5RC 5RC 视为充满电的状态。
The Time Constant
时间常数
- Definition:When a capacitor discharges through a resistor, the time constant measures how long it takes for the capacitor to discharge. It is defined as the time taken for the charge, current, or voltage of a discharging capacitor to decrease to 37% of its original value. For a charging capacitor, it is the time taken for the charge or voltage to rise to 63% of its maximum value. 37% is 0.37 or 1 e \frac{1}{e} e1 (where e e e is the exponential function, approximately equal to 2.718) multiplied by the original value ( I 0 I_0 I0, Q 0 Q_0 Q0, or V 0 V_0 V0). The time constant is represented by the Greek letter τ \tau τ and measured in seconds (s).
定义:电容器通过电阻放电时,时间常数用于衡量电容器放电所需的时长。其定义为:放电电容器的电荷、电流或电压减小到其原始值的 37% 所需的时间;对于充电电容器而言,则是电荷或电压上升到其最大值的 63% 所需的时间。37% 即 0.37,也可表示为 1 e \frac{1}{e} e1( e e e 为指数函数,约等于 2.718)乘以原始值( I 0 I_0 I0、 Q 0 Q_0 Q0或 V 0 V_0 V0 )。时间常数用希腊字母 τ \tau τ 表示,单位为秒( s s s)。 - Calculation Formula:The time constant is defined by the equation τ = R C \tau = RC τ=RC, where R R R is the resistance of the resistor (in Ω \Omega Ω) and C C C is the capacitance of the capacitor (in F F F).
计算公式:时间常数由公式 τ = R C \tau = RC τ=RC 定义 ,其中 R R R 是电阻的阻值(单位: Ω \Omega Ω), C C C 是电容器的电容(单位: F F F)。 - Half - life:The half - life t 1 / 2 t_{1/2} t1/2 of a discharging capacitor is the time taken for the charge, current, or voltage to reach half of its initial value. It can be related to the time constant as t 1 / 2 = ln ( 2 ) τ ≈ 0.69 τ = 0.69 R C t_{1/2}=\ln(2)\tau\approx0.69\tau = 0.69RC t1/2=ln(2)τ≈0.69τ=0.69RC.
半衰期:放电电容器的半衰期 t 1 / 2 t_{1/2} t1/2 ,是指电荷、电流或电压达到其初始值一半所需的时间,它与时间常数的关系为 t 1 / 2 = ln ( 2 ) τ ≈ 0.69 τ = 0.69 R C t_{1/2} = \ln(2)\tau \approx 0.69\tau = 0.69RC t1/2=ln(2)τ≈0.69τ=0.69RC 。
Charging and Discharging Equations
充电和放电方程
- Discharging Equations:The exponential decay equation for current is I = I 0 e − t R C = I 0 e − t τ I = I_0e^{-\frac{t}{RC}} = I_0e^{-\frac{t}{\tau}} I=I0e−RCt=I0e−τt, where I I I is the current during discharge (in A A A), I 0 I_0 I0 is the initial current before discharge (in A A A), t t t is the time (in s s s), and R C RC RC is the time constant τ \tau τ (in s s s). This equation shows that the smaller the time constant τ \tau τ, the faster the exponential decay of the current during discharge. Also, the larger the initial current I 0 I_0 I0, the longer it takes for the capacitor to discharge. Since the current I I I is always decreasing during discharge, I 0 I_0 I0 is always greater than I I I.
放电方程:电流的指数衰减方程为 I = I 0 e − t R C = I 0 e − t τ I = I_0e^{-\frac{t}{RC}} = I_0e^{-\frac{t}{\tau}} I=I0e−RCt=I0e−τt ,式中 I I I 为放电过程中的电流( A A A), I 0 I_0 I0 为放电前的初始电流( A A A), t t t 为时间( s s s), R C RC RC 即时间常数 τ \tau τ( s s s)。该方程表明,时间常数 τ \tau τ 越小,放电时电流的指数衰减越快;初始电流 I 0 I_0 I0 越大,电容器放电所需时间越长。由于放电过程中电流 I I I 始终在减小,所以 I 0 I_0 I0 总是大于 I I I 。- Since the current is proportional to the voltage across the capacitor and the charge on the plates, the equation for charge as a function of time is Q = Q 0 e − t R C = Q 0 e − t τ Q = Q_0e^{-\frac{t}{RC}} = Q_0e^{-\frac{t}{\tau}} Q=Q0e−RCt=Q0e−τt, where Q Q Q is the charge on the capacitor plates (in C C C) and Q 0 Q_0 Q0 is the initial charge on the capacitor plates (in C C C).
- 由于电流与电容器两端的电压以及极板上的电荷成正比,因此电荷随时间变化的方程为 Q = Q 0 e − t R C = Q 0 e − t τ Q = Q_0e^{-\frac{t}{RC}} = Q_0e^{-\frac{t}{\tau}} Q=Q0e−RCt=Q0e−τt ,其中 Q Q Q 是电容器极板上的电荷( C C C), Q 0 Q_0 Q0 是初始时刻电容器极板上的电荷( C C C)。
- The equation for voltage as a function of time is V = V 0 e − t R C = V 0 e − t τ V = V_0e^{-\frac{t}{RC}} = V_0e^{-\frac{t}{\tau}} V=V0e−RCt=V0e−τt, where V V V is the voltage across the capacitor (in V V V) and V 0 V_0 V0 is the initial voltage across the capacitor (in V V V).
- 电压随时间变化的方程为 V = V 0 e − t R C = V 0 e − t τ V = V_0e^{-\frac{t}{RC}} = V_0e^{-\frac{t}{\tau}} V=V0e−RCt=V0e−τt ,其中 V V V 是电容器两端的电压( V V V), V 0 V_0 V0 是初始时刻电容器两端的电压( V V V)。
- Charging Equations:When charging, the increase of charge Q Q Q and voltage V V V of the capacitor also shows exponential characteristics. They increase over time but at a decreasing rate. The charging equation for charge is Q = Q 0 ( 1 − e − t R C ) = Q 0 ( 1 − e − t τ ) Q = Q_0(1 - e^{-\frac{t}{RC}}) = Q_0(1 - e^{-\frac{t}{\tau}}) Q=Q0(1−e−RCt)=Q0(1−e−τt), where Q 0 Q_0 Q0 is the maximum charge stored when the capacitor is fully charged (in C C C).
充电方程:充电时,电容器的电荷 Q Q Q 和电压 V V V 增加的过程也呈现指数特性,随时间增加但增速逐渐减慢。电荷的充电方程为 Q = Q 0 ( 1 − e − t R C ) = Q 0 ( 1 − e − t τ ) Q = Q_0(1 - e^{-\frac{t}{RC}}) = Q_0(1 - e^{-\frac{t}{\tau}}) Q=Q0(1−e−RCt)=Q0(1−e−τt) ,这里 Q 0 Q_0 Q0 是电容器充满电时存储的最大电荷( C C C)。- The charging equation for voltage is V = V 0 ( 1 − e − t R C ) = V 0 ( 1 − e − t τ ) V = V_0(1 - e^{-\frac{t}{RC}}) = V_0(1 - e^{-\frac{t}{\tau}}) V=V0(1−e−RCt)=V0(1−e−τt), where V 0 V_0 V0 is the maximum voltage across the capacitor when fully charged (in V V V).
- 电压的充电方程为 V = V 0 ( 1 − e − t R C ) = V 0 ( 1 − e − t τ ) V = V_0(1 - e^{-\frac{t}{RC}}) = V_0(1 - e^{-\frac{t}{\tau}}) V=V0(1−e−RCt)=V0(1−e−τt) , V 0 V_0 V0 是电容器充满电时的最大电压( V V V)。
- The charging equation for current is the same as the discharging equation, I = I 0 e − t R C = I 0 e − t τ I = I_0e^{-\frac{t}{RC}} = I_0e^{-\frac{t}{\tau}} I=I0e−RCt=I0e−τt, but here Q 0 Q_0 Q0 and V 0 V_0 V0 are the final (or maximum) values, not the initial values.
- 电流的充电方程与放电方程形式相同,为 I = I 0 e − t R C = I 0 e − t τ I = I_0e^{-\frac{t}{RC}} = I_0e^{-\frac{t}{\tau}} I=I0e−RCt=I0e−τt ,但此时 Q 0 Q_0 Q0 和 V 0 V_0 V0 是最终(或最大)值,而非初始值。
Tips
-
whether the capacitor is charging or discharging in the exam question, as the definition of the time constant varies depending on the state.
电容器是处于充电还是放电状态,因为时间常数的定义会因状态不同而有所差异。
-
the exponential constant e e e (approximately equal to 2.718) and its inverse function, the natural logarithm function ln ( y ) \ln(y) ln(y). If e x = y e^x = y ex=y, then x = ln ( y ) x=\ln(y) x=ln(y). The 0.37 in the definition of the time constant is derived from the exponential constant, and its accurate expression is: The time constant is the time taken for the charge of a capacitor to decrease to 1 e \frac{1}{e} e1 (approximately 0.3678) of its original value.
指数常数 e e e(约等于2.718)及其反函数自然对数函数 ln ( y ) \ln(y) ln(y) 的使用。若 e x = y e^x = y ex=y,则 x = ln ( y ) x = \ln(y) x=ln(y) 。时间常数定义中的 0.37 0.37 0.37 正是由指数常数得出,其准确表述为:时间常数是电容器电荷减小到其原始值的 1 e \frac{1}{e} e1(约为0.3678)所需的时间。
-
the half - life equation t 1 / 2 = 0.69 R C t_{1/2}=0.69RC t1/2=0.69RC
半衰期方程 t 1 / 2 = 0.69 R C t_{1/2} = 0.69RC t1/2=0.69RC 。
Worked Example
1 计算电阻值
A capacitor of 7 nF is discharged through a resistor of resistance R R R. The time constant of the discharge is 5.6 × 1 0 − 3 5.6×10^{−3} 5.6×10−3 s. Calculate the value of R R R.
一个电容为 7 nF 的电容器通过电阻 R R R 放电,放电的时间常数为 5.6 × 1 0 − 3 5.6×10^{−3} 5.6×10−3 s。计算电阻 R R R 的值。
已知时间常数公式 τ = R C \tau = RC τ=RC,则 R = τ C R=\frac{\tau}{C} R=Cτ。将 τ = 5.6 × 1 0 − 3 \tau = 5.6×10^{−3} τ=5.6×10−3 s, C = 7 × 1 0 − 9 C = 7×10^{−9} C=7×10−9 F 代入公式可得:
R = 5.6 × 1 0 − 3 7 × 1 0 − 9 = 8 × 1 0 5 Ω R=\frac{5.6×10^{−3}}{7×10^{−9}} = 8×10^{5}\ \Omega R=7×10−95.6×10−3=8×105 Ω。
2 计算电流下降所需时间
The initial current through a circuit with a capacitor of 620 µF is 0.6 A. The capacitor is connected across the terminals of a 450 Ω resistor. Calculate the time taken for the current to fall to 0.4 A.
一个电容为 620 µF 的电容器所在电路的初始电流为 0.6 A,该电容器连接在一个 450 Ω 的电阻两端。计算电流下降到 0.4 A 所需的时间。
根据电流的放电方程 I = I 0 e − t R C I = I_0e^{-\frac{t}{RC}} I=I0e−RCt,可得 t = − R C ln ( I I 0 ) t=-RC\ln(\frac{I}{I_0}) t=−RCln(I0I) 。
已知 I 0 = 0.6 I_0 = 0.6 I0=0.6 A, I = 0.4 I = 0.4 I=0.4 A, R = 450 R = 450 R=450 Ω, C = 620 × 1 0 − 6 C = 620×10^{−6} C=620×10−6 F ,将这些值代入公式:
t = − 450 × 620 × 1 0 − 6 ln ( 0.4 0.6 ) ≈ 0.15 s t=-450×620×10^{−6}\ln(\frac{0.4}{0.6}) \approx 0.15\ s t=−450×620×10−6ln(0.60.4)≈0.15 s 。
via:
-
Time Constant: What it is & How to Find it in an RLC Circuit | Electrical4U
https://www.electrical4u.com/time-constant/ -
Time Constant τ “Tau” Formulas for RC, RL & RLC Circuits
https://www.electricaltechnology.org/2020/11/time-constant-τ-tau-formulas-equations-rc-rl-rlc-circuits.html -
circuit analysis - Why is the time constant 63.2% and not 50% or 70%? - Electrical Engineering Stack Exchange
https://electronics.stackexchange.com/questions/396653/why-is-the-time-constant-63-2-and-not-50-or-70 -
discharge - why is RC= exactly 63.2% full charge, and how is 5RC considered 100%? - Electrical Engineering Stack Exchange
https://electronics.stackexchange.com/questions/272138/why-is-rc-exactly-63-2-full-charge-and-how-is-5rc-considered-100
相关文章:
Time Constant | RC、RL 和 RLC 电路中的时间常数
注:本文为 “Time Constant” 相关文章合辑。 机翻,未校。 How To Find The Time Constant in RC and RL Circuits June 8, 2024 💡 Key learnings: 关键学习点: Time Constant Definition: The time constant (τ) is define…...
Python爬虫学习第三弹 —— Xpath 页面解析 实现无广百·度
早上好啊,大佬们。上回使用 Beautiful Soup 进行页面解析的内容是不是已经理解得十分透彻了~ 这回我们再来尝试使用另外一种页面解析,来重构上一期里写的那些代码。 讲完Xpath之后,小白兔会带大家解决上期里百度搜索的代码编写,保…...
JS 正则表达式 -- 分组【详解】含普通分组、命名分组、反向引用
普通分组 使用圆括号 () 来创建分组捕获匹配的内容,通过正则表达式匹配结果的数组来访问这些捕获的内容。 const str "Hello, World!"; const regex /(Hello), (World)!$/; const match str.match(regex);if (match) {console.log("完整匹配结果…...
Leetcode刷题-不定长滑动窗口
分享丨【题单】滑动窗口与双指针(定长/不定长/单序列/双序列/三指针/分组循环) - 力扣(LeetCode) 3090 class Solution:def maximumLengthSubstring(self, s: str) -> int:c Counter()res 0rk -1for i in range(len(s)):i…...
【Rust自学】15.6. RefCell与内部可变性:“摆脱”安全性限制
题外话,这篇文章一共4050字,是截止到目前为止最长的文章,如果你能坚持读完并理解,那真的很强! 喜欢的话别忘了点赞、收藏加关注哦(加关注即可阅读全文),对接下来的教程有兴趣的可以…...
护眼好帮手:Windows显示器调节工具
在长时间使用电脑的过程中,显示器的亮度和色温对眼睛的舒适度有着重要影响。传统的显示器调节方式不仅操作繁琐,而且在低亮度下容易导致色彩失真。因此,今天我想为大家介绍一款适用于Windows系统的护眼工具,它可以帮助你轻松调节显…...
使用 OpenResty 构建高效的动态图片水印代理服务20250127
使用 OpenResty 构建高效的动态图片水印代理服务 在当今数字化的时代,图片在各种业务场景中广泛应用。为了保护版权、统一品牌形象,动态图片水印功能显得尤为重要。然而,直接在后端服务中集成水印功能,往往会带来代码复杂度增加、…...
36、【OS】【Nuttx】OSTest分析(2):环境变量测试
背景 2025.1.29 蛇年快乐! 接之前wiki 35、【OS】【Nuttx】OSTest分析(1):stdio测试(五) 已经分析完了第一个测试项,输入输出端口测试,接下来分析下环境变量测试,也比较…...
C++并发编程指南04
文章目录 共享数据的问题3.1.1 条件竞争双链表的例子条件竞争示例恶性条件竞争的特点 3.1.2 避免恶性条件竞争1. 使用互斥量保护共享数据结构2. 无锁编程3. 软件事务内存(STM) 总结互斥量与共享数据保护3.2.1 互斥量使用互斥量保护共享数据示例代码&…...
Java实现LRU缓存策略实战
实现LRU模型选择LRU缓存回收算法集成Google Guava(LRU缓存策略)插件Google Guava(LRU策略)缓存示例总结LRU(Least Recently Used,最近最少使用)缓存是一种常见的缓存淘汰策略。它的基本思想是优先保留最近被访问过的数据,淘汰最久未被访问的数据。这种策略的目的是为了…...
三个不推荐使用的线程池
线程池的种类 其实看似这么多的线程池,都离不开ThreadPoolExecutor去创建,只不过他们是简化一些参数 newFixedThreadPool 里面全是核心线程 有资源耗尽的风险,任务队列最大长度为Integer.MAX_VALUE,可能会堆积大量的请求ÿ…...
Golang 并发机制-1:Golang并发特性概述
并发是现代软件开发中的一个基本概念,它使程序能够同时执行多个任务,从而提高效率和响应能力。在本文中,我们将探讨并发性在现代软件开发中的重要性,并深入研究Go处理并发任务的独特方法。 并发的重要性 增强性能 并发在提高软…...
Flink中的时间和窗口
在批处理统计中,我们可以等待一批数据都到齐后,统一处理。但是在实时处理统计中,我们是来一条就得处理一条,那么我们怎么统计最近一段时间内的数据呢?引入“窗口”。 所谓的“窗口”,一般就是划定的一段时…...
Alfresco Content Services dockerCompose自动化部署详尽操作
Alfresco Content Services docker社区部署文档 Alfresco Content Services简介 官方说明书 https://support.hyland.com/r/Alfresco/Alfresco-Content-Services-Community-Edition/23.4/Alfresco-Content-Services-Community-Edition/Using/Content/Folder-rules/Defining-…...
吴恩达深度学习——深层神经网络
来自https://www.bilibili.com/video/BV1FT4y1E74V,仅为本人学习所用。 符号约定 对于该深层网络,有四层,包含三个隐藏层和一个输出层。 隐藏层中,第一层有五个单元、第二层有五个单元,第三层有三个单元。标记 l l l…...
【算法设计与分析】实验1:字符串匹配问题的算法设计与求解
目录 一、实验目的 二、实验环境 三、实验内容 四、核心代码 五、记录与处理 六、思考与总结 七、完整报告和成果文件提取链接 一、实验目的 给定一个文本,在该文本中查找并定位任意给定字符串。 1、深刻理解并掌握蛮力法的设计思想; 2、提高应用…...
C语言二级题解:查找字母以及其他字符个数、数字字符串转双精度值、二维数组上下三角区域数据对调
目录 一、程序填空题 --- 查找字母以及其他字符个数 题目 分析 二、程序修改 --- 数字字符串转双精度值 题目 分析 小数位字符串转数字 三、程序设计 --- 二维数组上下三角区域数据对调 题目 分析 前言 本文来讲解: 查找字母以及其他字符个数、数字字符串…...
Git进阶之旅:Git 配置信息 Config
Git 配置级别: 仓库级别:local [ 优先级最高 ]用户级别:global [ 优先级次之 ]系统级别:system [ 优先级最低 ] 配置文件位置: git 仓库级别对应的配置文件是当前仓库下的 .git/configgit 用户级别对应的配置文件时用…...
Qwen2-VL:在任何分辨率下增强视觉语言模型对世界的感知 (大型视觉模型 核心技术 分享)
摘要 我们推出了Qwen2-VL系列,这是对之前Qwen-VL模型的高级升级,重新定义了视觉处理中的常规预设分辨率方法。Qwen2-VL引入了Naive Dynamic Resolution机制,使模型能够动态地将不同分辨率的图像转换为不同的视觉令牌数量。这种方法允许模型生成更高效和准确的视觉表示,紧密…...
【C语言】在Windows上为可执行文件.exe添加自定义图标
本文详细介绍了在 Windows 环境下,如何为使用 GCC 编译器编译的 C程序 添加自定义图标,从而生成带有图标的 .exe 可执行文件。通过本文的指导,读者可以了解到所需的条件以及具体的操作步骤,使生成的程序更具专业性和个性化。 目录 1. 准备条件2. 具体步骤步骤 1: 准备资源文…...
记录 | Docker的windows版安装
目录 前言一、1.1 打开“启用或关闭Windows功能”1.2 安装“WSL”方式1:命令行下载方式2:离线包下载 二、Docker Desktop更新时间 前言 参考文章:Windows Subsystem for Linux——解决WSL更新速度慢的方案 参考视频:一个视频解决D…...
FortiOS 存在身份验证绕过导致命令执行漏洞(CVE-2024-55591)
免责声明: 本文旨在提供有关特定漏洞的深入信息,帮助用户充分了解潜在的安全风险。发布此信息的目的在于提升网络安全意识和推动技术进步,未经授权访问系统、网络或应用程序,可能会导致法律责任或严重后果。因此,作者不对读者基于本文内容所采取的任何行为承担责任。读者在…...
系统思考—心智模式
“我们的大脑对连贯性的渴望远胜于对准确性的追求。”—诺贝尔经济学得主丹尼尔卡尼曼 在面对复杂的决策时,我们往往更倾向于寻找那些能够迅速串联起来的信息,而非深入挖掘每一个细节的真实性。这种倾向在日常生活中或许能帮助我们迅速作出决策…...
【信息系统项目管理师-选择真题】2008上半年综合知识答案和详解
更多内容请见: 备考信息系统项目管理师-专栏介绍和目录 文章目录 【第1题】【第2题】【第3题】【第4题】【第5题】【第6题】【第7~8题】【第9题】【第10题】【第11题】【第12题】【第13题】【第14题】【第15题】【第16~20题】【第21题】【第22题】【第23题】【第24题】【第25题…...
深入理解三高架构:高可用性、高性能、高扩展性的最佳实践
引言 在现代互联网环境下,随着用户规模和业务需求的快速增长,系统架构的设计变得尤为重要。为了确保系统能够在高负载和复杂场景下稳定运行,"三高架构"(高可用性、高性能、高扩展性)成为技术架构设计中的核…...
从 SAP 功能顾问到解决方案架构师:破茧成蝶之路
目录 行业瞭望:架构师崭露头角 现状剖析:功能顾问的局限与机遇 能力跃迁:转型的核心要素 (一)专业深度的掘进 (二)集成能力的拓展 (三)知识广度的延伸 ࿰…...
《从因果关系的角度学习失真不变表示以用于图像恢复》学习笔记
paper:2303.06859 GitHub:lixinustc/Causal-IR-DIL: Distortion invariant feature learning for image restoration from a causality perspective 2023 CVPR 目录 摘要 1、介绍 1.1 图像修复任务 1.2 失真不变表示学习 1.3 因果效应估计的挑战…...
STM32 PWM驱动直流电机
接线图: 代码配置: 根据驱动舵机的代码来写,与舵机不同的是,这次的引脚接到了PA2上,所以需要改一下引脚以及改为OC3通道。 另外还需在配置两个GPIO引脚,来控制电机的旋转方向,这里连接到了PA4与…...
【Hadoop】Hadoop 概述
Hadoop 概述 Hadoop 是什么Hadoop 发展历史Hadoop 三大发行版本Hadoop 优势(4 高)Hadoop 组成(面试重点)HDFS 架构概述YARN 架构概述MapReduce 架构概述HDFS、YARN、MapReduce 三者关系 大数据技术生态体系 Hadoop 是什么 Hadoop…...
【仪器分析】FACTs-幅度
** 当然,这回是一篇没有插图的文章,但是有足够多的描述可以用来想象。 我拿这个系列当作前传试试水 引言。正弦信号可能会发生怎样的变化? ** 近日学FACTs,险些成为传函丁真, 如果从仪器角度考察正弦信号的测量&…...
deepseek R1的确不错,特别是深度思考模式
deepseek R1的确不错,特别是深度思考模式,每次都能自我反省改进。比如我让 它写文案: 【赛博朋克版程序员新春密码——2025我们来破局】 亲爱的代码骑士们: 当CtrlS的肌肉记忆遇上抢票插件,当Spring Boot的…...
Unity敌人逻辑笔记
写ai逻辑基本上都需要状态机。因为懒得手搓状态机,所以选择直接用动画状态机当逻辑状态机用。 架构设计 因为敌人的根节点已经有一个animator控制动画,只能增加一个子节点AI,给它加一个animator指向逻辑“动画”状态机。还有一个脚本&#…...
C++,STL 简介:历史、组成、优势
文章目录 引言一、STL 的历史STL 的核心组成三、STL 的核心优势四、结语进一步学习资源: 引言 C 是一门强大且灵活的编程语言,但其真正的魅力之一在于其标准库——尤其是标准模板库(Standard Template Library, STL)。STL 提供了…...
【事务管理】
目录 一. 介绍与操作二. Spring事务管理三. 事务四大特性 \quad 一. 介绍与操作 \quad \quad 二. Spring事务管理 \quad 推荐加在经常进行增删改的方法上 \quad 三. 事务四大特性 \quad ctrlaltt...
ERP革新:打破数据壁垒,重塑市场竞争
标题:ERP革新:打破数据壁垒,重塑市场竞争 文章信息摘要: Operator和Computer Use等工具通过模拟用户交互和自动化数据提取,绕过了传统ERP系统的API限制,打破了其数据护城河。这种技术革新降低了企业切换软…...
小阿卡纳牌
小阿卡纳牌 风:热湿 火:热干 水:冷湿 土:冷干 火风:温度相同,但是湿度不同,二人可能会在短期内十分热情,但是等待热情消退之后,会趋于平淡。 湿度相同、温度不同&#x…...
android的gradle
资料: GitHub - ChenSWD/CopyGradleInAction: 备份《Gradle IN Action》书中的源码,添加了部分注释 //github上一个开源项目,外加pdf书 Gradle User Manual gradle官网 讲的挺好的博客 Gradle之重新认识Gradle(项目结构、命令行、tas…...
时间轮:XXL-JOB 高效、精准定时任务调度实现思路分析
大家好,我是此林。 定时任务是我们项目中经常会遇到的一个场景。那么如果让我们手动来实现一个定时任务框架,我们会怎么做呢? 1. 基础实现:简单的线程池时间轮询 最直接的方式是创建一个定时任务线程池,用户每提交一…...
【愚公系列】《循序渐进Vue.js 3.x前端开发实践》029-组件的数据注入
标题详情作者简介愚公搬代码头衔华为云特约编辑,华为云云享专家,华为开发者专家,华为产品云测专家,CSDN博客专家,CSDN商业化专家,阿里云专家博主,阿里云签约作者,腾讯云优秀博主&…...
「 机器人 」扑翼飞行器控制的当前挑战与后续潜在研究方向
前言 在扑翼飞行器设计与控制方面,虽然已经取得了显著的进步,但在飞行时间、环境适应性、能量利用效率及模型精度等方面依旧存在亟待解决的挑战。以下内容概括了这些挑战和可能的改进路径。 1. 当前挑战 1.1 飞行时间短 (1)主要原因 能源存储有限(电池容量小)、驱动系…...
ICSE‘25 LLM Assistance for Memory Safety
不知道从什么时候开始,各大技术社区,技术群聊流行着 “用Rust重写!” ,放一张图(笑死… 这不, 随着大模型技术的流行,大家都在探索如何让大模型自动完成仓库级别(全程序)的代码重构,代码变换(Refactor&…...
使用 Docker 运行 Oracle Database 23ai Free 容器镜像并配置密码与数据持久化
使用 Docker 运行 Oracle Database 23ai Free 容器镜像并配置密码与数据持久化 前言环境准备运行 Oracle Database 23ai Free 容器基本命令参数说明示例 注意事项高级配置参数说明 总结 前言 Oracle Database 23ai Free 是 Oracle 提供的免费版数据库,基于 Oracle …...
在Linux系统上安装.NET
测试系统:openKylin(开放麒麟) 1.确定系统和架构信息: 打开终端(Ctrl Alt T),输入cat /etc/os-release查看系统版本相关信息。 输入uname -m查看系统架构。确保你的系统和架构符合.NET 的要求,如果架构…...
C++ unordered_map和unordered_set的使用,哈希表的实现
文章目录 unordered_map,unorder_set和map ,set的差异哈希表的实现概念直接定址法哈希冲突哈希冲突举个例子 负载因子将关键字转为整数哈希函数除法散列法/除留余数法 哈希冲突的解决方法开放定址法线性探测二次探测 开放定址法代码实现 哈希表的代码 un…...
星火大模型接入及文本生成HTTP流式、非流式接口(JAVA)
文章目录 一、接入星火大模型二、基于JAVA实现HTTP非流式接口1.配置2.接口实现(1)分析接口请求(2)代码实现 3.功能测试(1)测试对话功能(2)测试记住上下文功能 三、基于JAVA实现HTTP流…...
数据结构——二叉树——堆(1)
今天,我们来写一篇关于数据结构的二叉树的知识。 在学习真正的二叉树之前,我们必不可少的先了解一下二叉树的相关概念。 一:树的概念 树是一种非线性的数据结构,它是由n(n>0)个有限结点组成一个具有层…...
【HarmonyOS之旅】基于ArkTS开发(三) -> 兼容JS的类Web开发(二)
目录 1 -> HML语法 1.1 -> 页面结构 1.2 -> 数据绑定 1.3 -> 普通事件绑定 1.4 -> 冒泡事件绑定5 1.5 -> 捕获事件绑定5 1.6 -> 列表渲染 1.7 -> 条件渲染 1.8 -> 逻辑控制块 1.9 -> 模板引用 2 -> CSS语法 2.1 -> 尺寸单位 …...
SOME/IP--协议英文原文讲解4
前言 SOME/IP协议越来越多的用于汽车电子行业中,关于协议详细完全的中文资料却没有,所以我将结合工作经验并对照英文原版协议做一系列的文章。基本分三大块: 1. SOME/IP协议讲解 2. SOME/IP-SD协议讲解 3. python/C举例调试讲解 4.1.3 End…...
【AI】【本地部署】OpenWebUI的升级并移植旧有用户信息
【背景】 OpenWebUI的版本升级频率很高,并会修改旧版本的Bug,不过对于已经在使用的系统,升级后现有用户信息都会丢失,于是研究如何在升级后将现有的用户信息移植到升级后版本。 【准备工作】 OpenWebUI的升级步骤在Docker中有现…...
论文笔记(六十三)Understanding Diffusion Models: A Unified Perspective(五)
Understanding Diffusion Models: A Unified Perspective(五) 文章概括基于得分的生成模型(Score-based Generative Models) 文章概括 引用: article{luo2022understanding,title{Understanding diffusion models: A…...