電容器又稱電容器。這是 電阻器等無(wú)源元件之一 。電容器一般用于儲(chǔ)存電荷。在電容器中，電荷以“電場(chǎng)”的形式存儲(chǔ)。電容器在許多電氣和電子電路中起著重要作用。

通常，電容器有兩個(gè)相互不連接的平行金屬板。電容器中的兩個(gè)極板由非導(dǎo)電介質(zhì)（絕緣介質(zhì)）隔開(kāi)，這種介質(zhì)通常稱為電介質(zhì)。

有不同類型和不同形狀的電容器可用，從用于諧振電路的非常小的電容器到用于穩(wěn)定 HVDC 線路的大電容器。但是所有的電容器都在做同樣的工作，即儲(chǔ)存電荷。

電容器的形狀有長(zhǎng)方形、正方形、圓形、圓柱形或球形。與電阻器不同，理想電容器不會(huì)耗散能量。由于可以使用不同類型的電容器，因此可以使用不同的符號(hào)來(lái)表示它們，如下所示。

為什么電容器很重要？

電容器具有許多特性，例如

• 它們可以存儲(chǔ)能量，并且可以在需要時(shí)將能量耗散到電路中。
• 它們可以阻斷直流電并允許交流電通過(guò)，這可以將電路的一部分與另一部分耦合。
• 帶有電容器的電路取決于頻率，因此可用于放大某些頻率。
• 由于電容器在應(yīng)用交流輸入時(shí)，電流領(lǐng)先于電壓，因此在電源應(yīng)用中它增加了有效負(fù)載功率并使其更經(jīng)濟(jì)。
• 它允許高頻，因此它可以用作濾波器來(lái)過(guò)濾低頻或收集高頻。
• 由于電容器的電抗與頻率成反比，因此可以用來(lái)增加或減少電路在一定頻率下的阻抗，并可用作濾波器。

同樣，電容器在交流或直流電路中使用時(shí)表現(xiàn)出許多特性，因此它們?cè)陔姎夂碗娮与娐分衅鹬匾饔谩?/p>

電容器的構(gòu)造

如前所述，有不同類型的電容器。這些不同的類型將具有不同類型的構(gòu)造。平行板電容器是最簡(jiǎn)單的電容器。讓我們了解一下這個(gè)電容器的結(jié)構(gòu)。

它由兩塊相隔一定距離的金屬板組成。這兩塊板之間的空間填充有介電材料。電容器的兩條引線取自這兩個(gè)板。

電容器的電容取決于極板之間的距離和極板的面積。可以通過(guò)改變這些參數(shù)中的任何一個(gè)來(lái)改變電容值。

可變電容器可以通過(guò)使這些板中的一個(gè)固定而另一個(gè)移動(dòng)來(lái)構(gòu)造。

電容器的電介質(zhì)

電介質(zhì)充當(dāng)板之間的絕緣材料。電介質(zhì)可以是任何非導(dǎo)電材料，例如陶瓷、蠟紙、云母、塑料或某種形式的液體凝膠。

電介質(zhì)在決定電容值方面也起著重要作用。隨著電介質(zhì)引入電容器的極板之間，其值增加。

不同的介電材料會(huì)有不同的介電常數(shù)，但這個(gè)值>1。

下表給出了每種介電材料的介電常數(shù)值

電介質(zhì)可以有兩種類型

• 極性電介質(zhì)：這些電介質(zhì)將具有永久性電介質(zhì)運(yùn)動(dòng)
• 非極性電介質(zhì)：這些將具有暫時(shí)的介電矩。通過(guò)將它們置于中，可以用偶極矩感應(yīng)它們。

復(fù)介電常數(shù)

介電材料的相對(duì)介電常數(shù) (εr) 與自由空間介電常數(shù) (εo) 的乘積稱為介電材料的“復(fù)介電常數(shù)”或“實(shí)際介電常數(shù)”。復(fù)介電常數(shù)的表達(dá)式如下，

ε = ε0 * εr

復(fù)介電常數(shù)的值將始終等于相對(duì)介電常數(shù)，因?yàn)樽杂煽臻g的介電常數(shù)等于“1”。介電常數(shù)或復(fù)介電常數(shù)的值因一種介電材料而異。

常見(jiàn)介電材料的復(fù)介電常數(shù) (ε) 的一些標(biāo)準(zhǔn)值是空氣 = 1.0005、純真空 = 1.0000、云母 = 5 至 7、紙 = 2.5 至 3.5、木材 = 3 至 8、玻璃 = 3 至 10 和金屬氧化物粉末= 6 到 20 等等

電容器可以根據(jù)其絕緣或介電材料的特性和特性進(jìn)行分類，如下所示

1. 高穩(wěn)定性和低損耗電容器——云母、低 K 陶瓷和聚苯乙烯電容器是此類電容器的示例。
2. 中等穩(wěn)定性和中等損耗電容器——紙質(zhì)、塑料薄膜和高 K 陶瓷電容器是這種類型的示例。
3. 極化電容器——此類電容器的示例是電解電容器、鉭電容器。

如前所述，電容器由兩個(gè)被電介質(zhì)隔開(kāi)的導(dǎo)體組成，當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體之間存在任何電位差時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。這會(huì)導(dǎo)致電容器充電和放電。

讓我們以實(shí)際的方式理解這一點(diǎn)。當(dāng)電容器連接到電池（直流電源）時(shí)，電流開(kāi)始流過(guò)電路。

因此負(fù)電荷積聚在一個(gè)板上，正電荷積聚在另一板上。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到電容器電壓達(dá)到電源電壓為止。

當(dāng)充電電壓等于電源電壓時(shí)，即使連接了電池，電容器也會(huì)停止進(jìn)一步充電。當(dāng)電池被移除時(shí)，兩個(gè)極板將積累正電荷和負(fù)電荷。因此，電荷存儲(chǔ)在電容器中。

但是當(dāng)電源電壓來(lái)自交流電源時(shí)，它會(huì)連續(xù)充電和放電。充電和放電的速率取決于電源的頻率。

例子

可以使用此處的簡(jiǎn)單示例來(lái)理解工作。下面的電路顯示了兩個(gè)開(kāi)關(guān)A 和 B。當(dāng)開(kāi)關(guān) 1 閉合時(shí)，電流開(kāi)始從電池流向電容器。當(dāng)電容器電壓達(dá)到電源電壓時(shí)，它停止進(jìn)一步充電。

現(xiàn)在將開(kāi)關(guān)連接到位置 B。現(xiàn)在您可以觀察到 LED 開(kāi)始發(fā)光，并隨著電容器放電而慢慢熄滅。

電容器的電容由下式給出

C=KεA/d

或者

C=εA/4πd

或者

C = εo * εr (A/d)

在哪里，

C – 電容器的電容

A – 板之間的面積

D – 兩塊板之間的距離

εo – 自由空間的介電常數(shù)

εr – 相對(duì)介電常數(shù)。

K-介電常數(shù)

電容器的電容

電容是電容器的特性，它定義了電容器中存儲(chǔ)的最大電荷量。它在自然界中無(wú)處不在。

電容可能會(huì)因電容器的形狀而異。可以使用導(dǎo)體的幾何形狀和介電材料屬性來(lái)計(jì)算電容。讓我們看看平行板電容器的電容。

電容定義為任一板上的電荷 (Q) 與它們之間的電位差 (V) 之比，

C=Q/V,

因此電流可以得到為

I(t)=C[d(v)/d(t)]

這可以用法拉（F）來(lái)表示，它是以英國(guó)物理學(xué)家邁克爾·法拉第的名字命名的。

從上面的定義我們可以看出，電容與電荷（Q）成正比，與電壓（V）成反比。

可以通過(guò)增加極板數(shù)量來(lái)增加電容器的電容，這有助于保持電容器的相同尺寸。這里，板的面積增加了。

電容的標(biāo)準(zhǔn)單位

通常法拉是一個(gè)很高的值，因此，電容實(shí)時(shí)表示為電容器的子單位，例如微法拉（uF），納法拉（nF）和皮法拉（PF）。

大多數(shù)電氣和電子應(yīng)用都包含以下標(biāo)準(zhǔn)單位 (SI) 前綴，以便于計(jì)算，

1. 1 mF（毫法拉）= 10?3 F = 1000 μF = 1000000 nF
2. 1 μF（微法拉）=10?6 F = 1000 nF = 1000000 pF
3. 1 nF（納法拉）= 10?9 F = 1000 pF
4. 1 pF（皮法拉）= 10?12 F

要將 μF 轉(zhuǎn)換為 nF 或 pF 或轉(zhuǎn)換為各種其他單位，反之亦然，我們需要使用電容單位轉(zhuǎn)換器。

電容器的額定電壓

這不是電容器充電之前的電壓，而是電容器可以安全運(yùn)行的最大電壓。該電壓稱為工作電壓（WV）或直流工作電壓（DC-WV）。下圖顯示了電容器的額定電壓。

如果電容器被施加大于該電壓的電壓，則可能由于介電擊穿而在極板之間產(chǎn)生電弧而損壞電容器。

在設(shè)計(jì)帶有電容器的電路時(shí)，應(yīng)注意電容器的額定電壓大于電路中使用的電壓。例如電路工作電壓為12V，則需要選用額定電壓為12V或以上的電容。

電容器的工作電壓取決于電容器極板之間使用的介電材料、介電厚度以及所使用的電路類型等因素。