- 电容器是电路中应用十分普遍的一种电子元件,与其它电子元件组成丰富多彩的电路,有着举足轻重的作用,正确认识、判别、使用电容器对于电学研究来说十分重要;
- 电容就是相距很近的两个导电极板,中间以空气、纸、陶瓷等绝缘物质绝缘;它最基本性质就是能够充放电,可以储存电荷,也可以释放电荷,最初的电容器就是莱顿瓶;它是偶然被发明的,后来人们制造了各种各样的电容器,以满足不同场合的需要;
- 电容器从外形上很容易识别,不同的电容器外形上差别较大,也很容易区别;如下图收音机电路板中的可变电容器、电解电容器、涤纶电容、瓷片电容;
- 电容器充放电的快慢与充放电时间常数RC有关,其值越大,充放电时间越长,见下图一;这是它的一个重要特性,也就是它两端的电压不能突变,电压的变化有一个过程,充电如此,放电也一样;它的这个性质在电路中得到了广泛的应用;
- 电容和电感一样是重要的储能元件;它所储存的能量为:
- 电容既是一个物理量,又是一种电子元件的名称,就像电阻、电感一样;
- 电容的单位为法拉(F),但这个单位太大,常用微法(uF),纳法(nF)、皮法(pF);它们之间的关系:
- 电容C与电压U、电量Q之间的关系如下式,这个公式很像是一个鸡蛋放在杯子里面;这样理解记忆很形象很容易;如果电压和加在其上的电荷电量是正比关系,那么这种电容叫线性电容,常见的、常用的电容就是线性电容;有一种在调谐电路中使用的变容二极管是非线性的,当电压改变的时候,电容也在变化;利用变容二极管的这个特性可以制造具有连续选台、记忆选台的高档收音机;
- 电容的大小与两极板的面积、两极板的距离、电介质的性质有关;它们之间的关系为下式,因此我们常见一些个头较大的电容器其容值也较大;
- 电容并联等于各电容相加,电容串联后的等效电容的倒数等于各电容倒数之和;电容并联后耐压值为耐压最小的电容器;电容串联后耐压值为各个电容的耐压之和,但每个电容的耐压必须大于其分得的电压;
- 电容能够隔直传交;交流电能够通过,直流电不能通过,需要指出的是这个“不能通过”,是指电容器已经充电完毕,处于稳态,如果是处于暂态的时候,短时间内直流电有电流流过,为电源给电容器电容充电的过程,当充满之后,直流电流为零,如图一;
- 电容对正弦交流电所表现的特性:电压滞后于电流90°;电容对交流电呈现容抗作用,频率越小,容抗越大,容值越大,容抗越小;Xc=1/2πfc
- 电容在电路中有耦合、旁路、滤波、移相、振荡、积分、微分、选频、延时、定时等功能;例如
- 1.在图五的半波整流滤波电路中,电容起滤波作用,使输出电压较为平滑;这个电容为电解电容器,容量较大;
- 2.在图六基本放大电路中,电容C1、C2为耦合电容,起传递信号的作用,同时起隔绝前后偏置电源的作用;
- 3.电容C1为交流旁路电容,为输入高频信号形成回路;电容C2为耦合电容,将反馈信号耦合至发射极,电容C3C4为高频旁路、低频滤波电容,C5为高频旁路电容,C6为耦合电容,将低频信号耦合到前置低放;C9为耦合电容,输出音频信号,C8为退藕电容,防止电路自激;
- 还有一种很重要的应用就是利用电容两端电压不能突变的性质,当接通电源的瞬间相当于短路,当充满电的时候相当于一个电源进行放电;
- 4.输入电压为矩形脉冲,且满足一定的条件下,可以组成积分、微分电路,在电容、电阻上输出三角波和尖峰波;
- 5.图九为led循环灯,它利用了电容器两端电压不能突变的原理进行工作;
- 6.LC选频电路,该电路为LC串联谐振电路,用来选择需要的无线电频率,多用在收音机电路中;
- 7.移相作用,下图十一为电容分相式单相异步电动机,将启动电容串联在启动绕组当中,使其电流与主绕组电流不同相(相位差接近或等于90°),形成旋转磁场,使转子转动;
- 8.提高功率因数作用,在感性电路上并联合适的电容能够提高整个电路的功率因数,对于供电电路来说十分有利;
- 9.与电阻R组成低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器,用来选择信号;
- 10.电容分为有极性电容、无极性电容;电解电容器就是有极性电容器,包括铝电解电容器、钽电解电容器,其外表标示有-对应负极,未使用过的电容器长脚为正极,如下图九;;可变电容器按容量变化范围又分为微调可变电容、单联可变电容、多联可变电容;见图十一、十二;
- 电容按容量是否可变分固定电容、可变电容,见图十、十一、十二、十三;可变电容器普遍应用在无线电广播设备当中,用来调节无线电频率;
- 电容按结构分:纸质电容器、聚苯乙烯薄膜电容器、电解电容器、瓷片电容、云母电容器、涤纶电容器,
- 1.纸质电容器:固有电感和损耗比较大,适用于低频电路,如单相异步电动机的分相电容;
- 2.聚苯乙烯电容器,属于薄膜电容,这种电容器容量较大,耐压较高,介质损耗小、绝缘电阻高,温度系数较大,体积较大;
- 3.独石电容器:具有容量大、体积小、可靠性高、容量稳定、耐湿性好的优点;
- 4.云母电容器:介质损耗小、绝缘电阻大、温度系数小、体积较大;
- 5.瓷片电容:体积小、耐热性好、损耗小、绝缘电阻高、但容量较小,一般用在高频电路中;
- 6.涤纶电容:属于薄膜电容,介电常数高,稳定性好,适宜做旁路电容;
- 7.还有一些特殊的电容器,如安规电容、电磁炉专用MKP电容;这类电容器不能用其它电容器代替;
- 总的说来各种结构的电容器的差别在于容量、耐压、稳定性、频率特性、温度系数、绝缘电阻上;根据不同的场合使用合适的电容器;
- 电容的主要参数:标称容量、耐压、允许误差、绝缘电阻等,这几个参数非常重要,特别是前两个还有一些其它参数,实际当中很少用到,除非特别精密、高级的电子设备;容量就是电容的大小;耐压是可以加在电容器上的最大电压;允许误差是电容器标称值周一定范围内波动;绝缘电阻是两极板间绝缘物的绝缘程度;一般情况下无极性电容器的绝缘电阻无穷大,有极性电容器的绝缘电阻较大,但达不到无穷大;
- 电容的大小在其表面都有显示,常见的有直接表示法、数字表示法;直接表示法用在电解电容器上,表明了容量、耐压、误差;数字表示法用在涤纶、聚丙烯、瓷片电容上面;可以通过以下表直接换算。