介绍了电容器

电容器是什么?

电容器也被称为冷凝器.这是一个无源组件,如电阻。电容器通常用来储存电荷。在电容器中,电荷以“电场”的形式储存。电容器在许多电气和电子电路中起着重要的作用。

电容器

一般来说,一个电容器有两个平行的金属板,它们并不相互连接。电容器中的两个极板由非导电介质(绝缘介质)隔开,这种介质通常称为绝缘介质介质

有不同类型和不同形状的电容器可用,从非常小的电容器用于谐振电路,大的电容器用于稳定高压直流线路。但是所有的电容器都在做同样的工作来储存电荷。

电容器的形状有矩形、方形、圆形、圆柱形或球形。与电阻器不同,理想的电容器不耗散能量。由于不同类型的电容器可用不同的符号来表示它们,如下所示。

电容器的符号

为什么电容器很重要?

电容器有很多特性,比如

  1. 它们可以储存能量,并在需要的时候将能量消耗到电路中。
  2. 它们可以阻断直流电,允许交流电通过,这样就可以将电路的一部分与另一部分耦合起来。
  3. 带有电容的电路取决于频率,因此可以用来放大特定的频率。
  4. 作为电容器,当应用于交流输入时,电流引导电压,因此在电源应用中,它增加了负载功率,使其更经济。
  5. 它允许高频,所以它可以被用作过滤器,既可以过滤低频,也可以收集高频。
  6. 由于电容的电抗与频率成反比关系,可用于增加或减少某一频率下的电路阻抗,也可作为滤波器。

同样,当在交流或直流电路中使用时,电容器表现出许多特性,因此它们在电气和电子电路中起着重要的作用。

电容器的构造

如前所述,有不同类型的电容器。这些不同的类型将有不同类型的结构。平行板电容器是最简单的电容器。让我们了解这个电容器的构造。

它由两块隔一段距离的金属板组成。这两块板之间的空间用介电材料填充。电容器的两个引线是从这两个极板上取下来的。

电容器的电容取决于极板之间的距离和极板的面积。电容值可以通过改变这些参数中的任何一个来改变。

可变电容器可以通过使其中一块板固定而另一块板移动来构造。

电容器的介电系数

电介质作为两板之间的绝缘材料。电介质可以是任何非导电材料,如陶瓷、蜡纸、云母、塑料或某种形式的液体凝胶。

电介质在决定电容值时也起着重要作用。当电介质被引入电容器的两板之间时,它的值就会增加。

不同的介电材料会有不同的介电常数,但这个值为>1。

下表给出了每种介质材料的介电常数值

表格

电介质可以有两种类型

  1. 极性电介质:这些电介质将有永久的介电运动
  2. 非极性介质:它们将有暂时的介电力矩。把它们置于电场中,它们就会被诱导出偶极矩。
复介电常数

介电材料的相对介电常数(εr)与自由空间介电常数(εo)的乘积称为介电材料的“复介电常数”或“实际介电常数”。复介电常数的表达式如下:

ε = ε0 * εr

复介电常数的值总是等于相对介电常数,因为自由空间的介电常数等于1。介电常数或复介电常数的值因介电材料的不同而不同。

普通介质材料的复介电常数(ε)的一些标准值是:空气= 1.0005,纯真空= 1.0000,云母= 5 ~ 7,纸= 2.5 ~ 3.5,木材= 3 ~ 8,玻璃= 3 ~ 10,金属氧化物粉末= 6 ~ 20等。

电容器根据其绝缘或介电材料的性质和特性可分为以下几种

  1. 高稳定性和低损耗电容器-云母,低k陶瓷,聚苯乙烯电容器是这种类型的例子。
  2. 中等稳定和中等损耗的电容器-纸,塑料薄膜,和高k陶瓷电容器是这种类型的例子。
  3. 极化电容器-这类电容器的例子是电解的,钽的。

工作

如前所述,电容器是由由电介质隔开的两个导体组成的,当两个导体之间有任何电位差时,电势就发展起来了。这导致电容器充放电。

让我们以实际的方式理解这一点。当电容器连接到电池(直流电源),电流开始流过电路。

这样,负电荷在一块板上积累,正电荷在另一块板上积累。这个过程一直持续到电容电压达到电源电压。

当充电电压等于供电电压时,即使连接了电池,电容器也停止继续充电。当电池被移除时,两块极板将会累积正负电荷。这样电荷就储存在电容器中。

但是当电源电压来自交流电源时,它会不断地充放电,充放电的速率取决于电源的频率。

例子

工作可以通过这里的简单例子来理解。下面电路显示两个开关A和b。当开关1闭合时,电流开始从电池流向电容。当电容器电压达到供电电压时,它停止进一步充电。

电容器充电

现在连接开关到位置b。现在你可以观察到LED开始发光,这慢慢淡出,因为电容正在放电。

卸货

电容器的电容由

C = KεA / d

C =ε4π/ d

C = εo * εr (A/d)

在那里,

C -电容器的电容

A -板块之间的面积

D -两个板块之间的距离

自由空间的εo -介电常数

εr -相对介电常数。

K -介电常数

电容器的电容

电容是电容器的属性,它定义了储存在里面的最大电荷量。它在自然界中无处不在。

电容的大小取决于电容器的形状。电容可以通过导体的几何形状和介电材料的性质来计算。让我们看看平行板电容器的电容。

电容定义为两个极板上的电荷(Q)与它们之间的电位差(V)的比值,

C = Q / V,

由此可得电流为

我(t) = C d (v) / d (t))

这可以表示为法拉(F),以英国物理学家迈克尔法拉第的名字命名。

由上述定义可以看出,电容与电荷Q成正比,与电压V成反比。

电容器的电容可以通过增加极板的数量来增加,这有助于保持电容器的相同尺寸。在这里,板块的面积增加了。

电容标准单位

由于法拉值一般比较高,电容可用微法拉(uF)、纳米法拉(nF)、皮法拉(PF)等电容实时亚单位来表示。

为了便于计算,以下标准单位(SI)前缀涵盖了大多数电气和电子应用,

  • −3 F = 1000 μF = 1000000 nF
  • 1 μF(微法拉)=10−6 F = 1000 nF = 1000000 pF
  • 1 nF(纳米法拉)= 10−9 F = 1000 pF
  • 1 pF (picofarad) = 10−12 F

为了将μ F转换为nF或pF,或转换为其他广泛的单位,反之亦然,我们需要使用电容单位转换器。

电容额定电压

这不是电容器充电时的电压,而是电容器能安全运行时的最大电压。这种电压称为工作电压(WV)或直流工作电压(DC-WV)。下图显示了电容器的额定电压。

DSC01111

如果电容器施加的电压大于这个电压,它可能会由于介质击穿而在两板之间产生电弧而损坏。

在设计带有电容器的电路时,应注意电容器的额定电压要大于电路中使用的电压。例如,如果电路工作电压为12V,则有必要选择额定电压为12V或以上的电容器。

电容的工作电压取决于电容板之间使用的介质材料、介质厚度以及所使用的电路类型等因素。

16个反应

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    你是如何确定电容器的价值的

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