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电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于电路中的隔直通交。任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体之间都可以构成一个电容器。
电容器是由两个电极及电极之间的介质材料构成。介质材料是一种电介质,当被置于两块带有等量异性电荷的平行极板间的电场中时,由于介质材料被极化而在介质表面产生了电荷,随著极板上电荷的增加,就会形成极板间的电位差。当电荷量增加到一定程度时,电位差就会保持不变,因此,特定的电容器具有一定量的电容。
电容的通用计算公式:C=Q/U。
平行板电容器专用计算公式:板间电场强度E=U/d。
电容器电容的决定式C=εS/4πkd。
电容器储存的电荷量Q等于电容量C与电极间的电位差U的乘积,而电容量与极板面积和介电材料的介电常数ε成正比,与介电材料厚度或者说极板间的距离成反比。
充电和放电是电容器的基本功能。要知道电容器如何放电,先要知道如何充电。
充电。使电容器储存电荷和电能的过程称为充电。把电容器的一个极板接电源的正极,另一个极板接电源的负极,两个极板就分别带上了等量的异种电荷,这时,电容器的两个极板总是一个极板带正电,另一个极板带等量的负电。充电后的电容器两极板之间就有了电场,电容器就储存了电能。
放电。充电后的电容器释放电荷和电能的过程就称为放电。用一根导线把电容器的两极接通后,两极上的正负电荷就会发生中和,放电后电容器两极板之间的电场消失,电能转化为其它形式的能。
如果在闭合的直流电路中,电容器只充电,而不放电,电容器相当于断路,因为直流电的方向不会改变,电容器的正负极板不变。如果在闭合的交流电路中,电容器进行充电和放电循环,形成充放电电流,因为交流电的方向不断改变,电容器正负极板不是固定的,“充放电电流”使电容器好像让交流电“通过”了电容器。这就是电容器“通交流阻直流”的物理学原理。在一般电子电路中,常用的电容器来实现耦合、旁路、振荡、滤波、相移以及波形变换等,都是电容器充电和放电功能的表现。
电容器的临界电压,又称击穿电压。因为任何物质的绝缘都是相对的,当物质两端的电压加大到一定程度后,物质都是可以导电的,电容也不例外,电容被击穿后,就不是绝缘体了。
有几种类型的电容器,包括铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、聚丙烯电容器、纸质电容器、陶瓷电容器、可变电容器等。
电容器有以下的特性。
容量:电容器存储电荷的能力,以法拉(F)为单位测量。
电压评级:电容器可以安全地施加的最大电压,以伏特(V)为单位测量。
损耗:电容器内部电阻引起的能量损失,以分贝(dB)为单位测量。
温度系数:电容器容量随温度变化的比率,以ppm/°C为单位测量。
绝缘电阻:电容器介质的电阻,以欧姆(Ω)为单位测量。
耐久性:电容器承受施加电压的最大能力,以安培(A)为单位测量。