大纲
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。
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。
为什么电容器很重要?
电容器有很多特性，比如
- 它们可以储存能量，并在需要的时候将能量消耗到电路中。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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
电介质可以有两种类型
- 极性电介质:这些电介质将有永久的介电运动
- 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
- 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。
- 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。
- 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。
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。
电容器的电容由
C = KεA / d
或
C =ε4π/ d
或
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。
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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