RC时间常数计算器

输入电阻、电容和电压,并选择充电或放电。工具会给出时间常数 τ、所选时刻的电压、达到某一电平的时间、低通截止频率,以及曲线图。

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电路

充电:电容从电源充满电。放电:电容通过电阻放电。

电容充电到的电压,或放电开始时的电压,单位为伏特。

串联电阻。输入10k 表示10 kΩ,输入 4k7 表示4.7 kΩ。

电容值。输入100µ 表示100 µF,输入100n 表示100 nF。

从开始充电或放电算起,您想查看电压的时刻。

充电:要达到的电源电压百分比。放电:剩余的初始电压百分比。

结果

时间常数 τ = R × C — 电压变化约为其总变化量的63% 所需的时间。
低通截止频率 — RC 低通滤波器通过一半功率的频率,即 1 ÷ (2π × R × C)。
时刻 t 的电压 —
达到该电平所需的时间 —

从0到5τ 的电压

逐步计算过程

此工具在您的浏览器中运行。您输入的内容不会发送给我们。

使用方法

  1. 在“电路”中选择“充电”或“放电”。
  2. 输入“电源电压(充电)或初始电压(放电)”、“电阻 R”和“电容 C”。
  3. 输入您要查看的“时间 t(秒)”以及“达到的电平(%)”。
  4. 读取“时间常数 τ = R × C”和“时刻 t 的电压”,再看曲线图,了解从0到5τ 的变化。

计算公式

串联的电阻与电容,其电压按指数规律变化。乘积 R × C 即时间常数 τ:经过一个 τ,充电中的电容达到其最终电压的63.2%,放电中的电容降至初始电压的36.8%。

τ = R × C

充电:    V(t) = Vs × (1 − e^(−t ÷ τ))
放电:    V(t) = V0 × e^(−t ÷ τ)

达到 p% 所需的时间:
充电:    t = −τ × ln(1 − p)
放电:    t = −τ × ln(p)

低通截止频率:f = 1 ÷ (2π × R × C)
  • 经过5τ 后,电容的充电超过99.3%,剩余的初始电压不足0.7%。大多数实际的定时都以5τ 作为“完成”的时点。
  • 截止频率是 RC 低通滤波器通过一半功率的点,此时电压为0.707倍。
  • 曲线图以25个相等的步长覆盖0到5τ。

本计算器未包括的内容

  • 信号源电阻和实际电容的漏电,它们会延长充电时间。
  • 含有多个电阻或电容的电路,以及输出端接有负载的 RC 滤波器。
  • 在电容放空之前开始的脉冲:此时初始电压取决于前一个周期。

计算示例:10 kΩ 与100 µF,从5 V 充电

τ = 10 kΩ × 100 µF = 1 s。由相同元件组成的低通滤波器,其截止频率为 1 ÷ (2π × 1 s) = 159.2 mHz。

2 s 后,电容电压为5 V × (1 − e^(−2)) = 4.323 V。

经过一个时间常数后,电压达到电源电压的63.2%,即3.16 V。达到63.2% 的精确时间为 −1 s × ln(1 − 0.632) = 999.7 ms,因为0.368略高于 e⁻¹。

常见问题

时间常数说明了什么?

它是充电中的电容达到其最终电压约63% 所需的时间,或放电中的电容降至其初始电压约37% 所需的时间。五个时间常数,即实际上充满或放空所需的时间。

为什么曲线图从0到5τ?

经过5τ 后,充电中的电容已充电超过99.3%,放电中的电容则损失了超过99.3% 的电压,因此曲线实际上已经结束。

如何求出滤波器的截止频率?

用滤波器的电阻和电容代入 f = 1 ÷ (2π × R × C)。高于此频率的信号会被减弱,低于此频率的信号则可以通过。

能否以纳法(nF)输入电容?

可以。输入100n 表示100 nF,或输入2µ2表示2.2 µF。计算器会在计算前换算前缀,因此 τ 以秒为单位得出。

充电与放电有什么区别?

充电从零开始,趋近电源电压;放电从储存的电压开始,趋近零。两者遵循相同的时间常数,因此相同的 R 和 C 给出相同的速度。

资料来源

数据和文字最近核对于2026年11月10日星期二。

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