翁德沃彭：
- 电容器介绍
- 电容器的操作
- 串联
- 平行对照
- 电容式液位传感器
- 电容充放电时间（RC时间）
- 给电容器充电（充电时间已知）
- 电容器放电
- 给电容器充电（已知最终电压）
电容器介绍：
电容器用于电气设备，例如计算机、电视和收音机的印刷电路板，但在本页中，我们将术语“电容器”应用于汽车技术。 在汽车技术中，电容器广泛应用于电子滤波器、控制设备、液位计、点火线圈和继电器中。
电容器储存能量。 这种能量可以用作无线电滤波器中的干扰抑制（电容器滤除某些频率，例如交流发电机噪声），或用作室内照明的关闭延迟。 当门关闭时，室内灯光慢慢熄灭。 整流器（二极管）的电压波动也被平滑。 电容器可以在短时间内充电和放电。
电容器的工作原理：
电容器由 2 个由电介质隔开的导体（通常是金属）组成。 这是一种非导电材料，例如塑料，或者是真空。
如果将电子电压源施加到极板，则两个极板都会充电。 左板（带 - ）将带负电，右板（带 + ）带正电。
一旦两个极板之间的电压差与电压源上的电压差一样大，充电电流就会停止。 此加载需要时间。 这个时间是可以计算的。 本页稍后将对此进行介绍。
一旦两个极板之间的电压差与电压源上的电压差一样大，充电电流就会停止。 此加载需要时间。 这个时间是可以计算的。 本页稍后将对此进行介绍。
与电容器串联：
串联电容器时，所有电容器上的电荷相同
与电容器并联：
当电容器并联时，所有电容器两端的电压相同。
电容式液位传感器：
此示例涉及汽车油箱中的液位传感器。 有一个共享的电介质。
电容式液位测量的原理是基于电容器电容的变化，而电容的变化取决于液位（在本例中为燃油量）的变化。
汽油不是导电物质，因此电容器极板之间不会因导电而发生短路，例如水的情况。
电容器的电容可以用公式确定。 符号含义如下：
- C = 容量
- A = 板的表面
- d = 板之间的空间
图片显示油箱内汽油已满 40%。 剩余的 60% 是蒸气。 灰色条是距离为S（极板之间）的电容。 通用公式可用于确定容量以及水箱液位。
格格文斯：
介电常数：
ε0（真空）= 8,85 x 10-12（负十二次方）
εR 汽油 = 2,0
εR 蒸气 = 1,18
该电容器的表面积 (A) 为 200mm²（长 x 宽）。 电极之间的距离（S）为1,2mm
由于油箱已 100% 充满，我们假设汽油的介电常数 (2,0) 作用于电容器的整个表面 (200mm²)。 当水箱不再是 100% 满，而是 40%（如上图所示）时，电容器的总表面积必须按百分比划分（40% 和 60% 等于 100）。 其中 40% 为汽油，60% 为蒸气。 因此，必须创建 2 个公式（C1 和 C2）：
公式显示，使用 40% 汽油时，电容器充电 1,18 pF，使用蒸汽时，电容器充电 1,04 pF。 因为必须将 40% 和 60% 加在一起才能得到 100%，所以还必须加上电容器值。
可以按如下方式完成：1,18 + 1,04 等于 2,22 pF。
该 2,22 pF 会传递到仪表板上的油箱压力表以及 ECU 等。
计算器：
不用每次都自己填写公式，数据也可以放在计算器中。 然后自动计算电容器的电容。 对于检查计算的答案也非常有用！
单击下图启动计算器。 这将在新窗口中打开：
电容充放电时间（RC时间）：
首先解释一下Tau的概念：
一旦电容器与电阻器串联，电容器就会充电，直到达到施加的电压（电源电压或电池电压）。 已确定电容器在 63,2 (Tau) 后充电至所施加电压的 1%。 5 时，电容器已充电 99,3%。 （理论上，电容器永远不会充满到100%）。 下图可以清楚地表明这一点：
上图显示了电容器的充电情况。 在 t0 时，电容器开启并在 t0 + 5 时充电。
在时间 t0+（在 x 轴上），电容器正好有 1 个电荷，因为它在时间 t0 时打开。 Y 轴显示这是 Uc 的 63,2%。 在时间 t0+5 处，电容器已充电 99,3%。
公式 = R x C 计算数量 (Tau)。
在下面的电路中，有 2 个电阻相互串联。 因此总电阻为R1+R2。 这样 10+10=20k。 (20×10^3)。 乘以 10 微法拉 (10×10^-6) 的 C，得到 (200×10^-3) = 0,2。
这个 0,2 必须在稍后的计算中输入。
R1 = 10k
R2 = 10k
C = 10μ
电容器的电阻值和电容量都决定了电容器的充电和放电时间。 电容器充电和放电的速度非常重要。 这个时间必须非常短，特别是在微处理器电路中。 汽车内部照明的关闭延迟可能需要很长时间。 切换时间的一般公式如下：
Uct代表一定时间内的紧张程度。 这个时间是用公式计算出来的。 Uct 0 是充电或放电开始的初始电压。 Uct ~（无穷大符号）表示可以达到的最大电压（即施加电压/电池电压）。 e代表e的幂。 这是一个自然对数。 这是一个指数数字。 -(t1 – t0) 除以 τ (Tau) 现在为幂形式。 因此，它也必须表示和计算为 e 的 -(t1 – t0) 次方除以 τ。
接下来是+ Uct ~。 这也是施加电压/电池电压。
执行此计算后，将以伏特（电压）为单位给出答案。
下一段显示了一个电路示例：
给电容器充电（已知充电时间）：
图中开关闭合。 电流从电池通过电阻器流向电容器。 我们想要计算电容器充电 200 毫秒 (200 x 10^-3) 时的电压。
U = 10V
R1 = 10k
R2 = 10k
C = 10 µF（微法）。
τ = R x C
τ = (10.000 + 10.000) x 0,000010 = 0,2
τ = 200 x 10^-3
以公式形式变为：
从 t0 到 t1，电容器充电 6,3 伏。 这等于 1τ（因为在 1 时，电容器已充电 63,2%）。 计算完成后，图表将如下所示：
电容器放电：
现在我们要给电容器放电。 图中的开关从位置 1 移至位置 2。 电压源（电池）与电容器电路断开。 在图中，电容器的两侧均接地（通过电阻器 R2）。 电容器现在将放电。 同样，电容器的电阻值和电容决定放电时间，就像充电时的情况一样。 然而，现在少了一个电阻（因为 R1 不再位于同一电路中）。 因此，放电时间现在将比充电时间短：
现在我们再次填写公式来计算 Tau：
τ = R x C
τ = 100.000 x 0,001
τ = 100
根据公式，100ms后电容器放电至2,32伏。 如果我们测量 t1-t2 的时间不超过 100 毫秒，而是超过 200 毫秒，则图表将再次接近 0 伏。 充电比放电需要更多时间，因为放电时电路中有1个电阻，而不是充电时电路中有2个电阻串联。 原则上，电容器因此需要超过 200ms 的时间才能达到 0 伏。 如果在 t2 时将开关转回位置 1，电容器将立即再次开始充电。
然后我们可以将放电周期写在图中：
给电容器充电（已知最终电压）：
当对上例中的电容器充电时，充电时间（200ms）是已知的。 最终电压可以使用初始电压和最终电压、充电时间和Tau数量的数据来计算。 200 毫秒后，电容器充电 6,3 伏。
现在我们遇到充电时间未知但最终电压已经给出的情况。 为了方便起见，我们使用相同的例子；
（电阻值和电容器类型与第一个示例中的相同）。
R1 = 10k
R2 = 10k
C = 10μF（微法拉）。
τ = R x C
τ = (10.000 + 10.000) x 0,000010 = 0,2
τ = 200 x 10^-3
我们现在想知道的是，将电容器充电到 0 伏需要多长时间（从 t1 到 t6,3）？
将已知数据代入一阶微分方程的公式中，并不能立即得到答案。 必须对公式进行变换，因为 -(t1 – t1) 是未知的，原则上我们想知道它。
单腿： 首先制定基本公式。 我们用我们所知道的信息填写此内容。 因为我们想知道 6,3 伏充电时间，所以我们将其输入到公式的开头。 (t1 – t0) 仍然这样写。
然后，我们将 10 v 的 Uct~ 除以公式左边的 6,3 v，得到 3,7 v 的答案。 +10 现在可以被划掉。
下一步是消除 -10（e 次方的数字）。 将 -3,7 除以 -10，即可将其抵消。 现在我们在公式左侧输入 0,37。
现在是消除电子电源的时候了。 e 的倒数是 ln，自然对数（就像幂的倒数是根一样）。
通过使用 ln 按钮在计算器中输入公式，答案为 -0,200。 因为=号左右都是负数，所以减号可以擦掉。
答案是200毫秒。 因此电容器需要 200 ms 才能充电至 6,3 伏。 这是正确的，因为在第一次计算充电时间时，这是给定的，必须用它来计算 6,3 伏。
利用该公式，还可以计算出例如 3 伏时的时间。 然后将 6,3 伏更改为 3 伏，减去 10 伏，除以 -10 伏，再次乘以 ln 和 200。 10^-3。 然后产生 71 毫秒的响应。
