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RC时间常数计算器(τ、充电曲线、截止频率)
计算电阻和电容的时间常数,了解电容在每个时间常数后充电或放电的程度、达到的电压,以及RC滤波器的截止频率。
RC时间常数计算器(τ、充电曲线、截止频率): 时间常数τ=R×C,是电容通过电阻充电至电源电压63.2%所需的时间;经过2、3、4和5个τ后,电容电压分别达到86.5%、95.0%、98.2%和99.3%,其变化遵循1−e^(−t/τ)。放电过程则与此相反。作为滤波器使用时,同一组R和C的−3 dB截止频率为1÷(2π×R×C)。 完全在浏览器中本地运行,文件不会上传到服务器。
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| 时间 | 充电:电源电压的占比 | 电压 | 放电:剩余占比 |
|---|---|---|---|
| 1 τ = 1 s | 63.2% | 3.161 V | 36.8% |
| 2 τ = 2 s | 86.5% | 4.323 V | 13.5% |
| 3 τ = 3 s | 95% | 4.751 V | 5% |
| 4 τ = 4 s | 98.2% | 4.908 V | 1.8% |
| 5 τ = 5 s | 99.3% | 4.966 V | 0.7% |
τ = R × C。电容通过电阻充电时,一个τ后达到电源电压的63.2%,两个τ后达到86.5%,五个τ后达到99.3%,通常视为充满。放电则沿同一曲线下降。作为低通或高通滤波器时,相同的R和C的−3 dB截止频率为1 ÷ (2π × R × C)。
计算示例
1 kΩ和1 µF:τ = 1 ms,截止频率为159 Hz。10 kΩ和100 nF:τ同样为1 ms。100 kΩ和10 µF:τ = 1 s,适合用于关闭时逐渐变暗的灯具。
如需读取电容器上印刷的数值,请使用电容器代码转换器。
开关消抖
按钮输入端的RC网络可以平滑触点抖动:当τ约为5到10 ms时,电压变化速度太慢,抖动不会被识别为多次独立按键。许多设计会改用软件消抖。
555定时器计算器使用相同的充电曲线来设置定时。
使用方法
- 输入电阻值(单位为千欧)和电容值(单位为微法)。
- 可选:输入电源电压。
- 查看τ、截止频率,以及充电表格和曲线。
隐私与限制
所有计算都在你的浏览器中进行。
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常见问题
电容需要多长时间才能充满?
理论上永远不会完全充满,但经过5τ后已达到99%,误差小于1%,这通常就是实际使用时采用的答案。
10 kΩ和100 µF的结果是多少?
τ=10,000×0.0001=1秒。
这与滤波器有什么关系?
RC低通滤波器会通过低于1÷(2πRC)的频率,并以每十倍频程20 dB的幅度衰减更高的频率;交换R和C后,可得到具有相同截止频率的高通滤波器。
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