电容器的原理与结构

guozhiwei · 发表于 2024-3-16 09:06:28

　　宜城教育资源网www.ychedu.com

　　常用电容器

　　固定电容器、可变电容器、半可变电容器、电解电容器。电解电容器有正负极之分，接入电路时正极接高电势，该类电容器不能直接接入交流电路。apf有源滤波器的最新消息欢迎进入网站了解，网站有专业的客服人员进行详细的解答！

　　电容器充电放电原理

　　电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。在有需要的时候，电容能够把储存的能量释出至电路。电容由两块导电的平行板构成，在板之间填充上绝缘物质或介电物质。

　　若电容与直流电源相接，见图3，电路中有电流流通。两块板会分别获得数量相等的相反电荷，此时电容正在充电，其两端的电位差vc逐渐增大。一旦电容两端电压vc增大至与电源电压V相等时，vc=V，电容充电完毕，电路中再没有电流流动，而电容的充电过程完成。

　　当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两级板间电压与充电电压相等。

　　由于电容充电过程完成后，就没有电流流过电容器，所以在直流电路中，电容可等效为开路或R=∞，电容上的电压vc不能突变。当切断电容和电源的连接后，电容通过电阻RD进行放电，两块板之间的电压将会逐渐下降为零，vc=0，见图4。

　　当电容器放电结束后，电容器电路中无电流。放电过程实际上是正负电荷的中和。

　　电容值或电阻值愈小，时间常数也愈小，电容的充电和放电速度就愈快，反之亦然。

　　电容几乎存在于所有电子电路中，它可以作为“快速电池”使用。如在照相机的闪光灯中，电容作为储能元件，在闪光的瞬间快速释放能量。

　　两极板带等量异种电荷

　　一个极板所带电量的绝对值，叫做电容器所带的电量。

　　电容器的工作原理

　　图中，A与B为平行放置的导电极板，其间隔以绝缘物质（如空气），经由一开关S连接至一直流源E。两极板未接通电源前均保持中性为不带电之状态。当S闭合后，极板A之电子被吸引向电池的正极，因而A呈现带正电荷的现象；同时电池负端的电子则被排斥向极板B，使B呈现带负电荷的现象；因此，在A、 B两极板之间形成电场并建立一电位差V。这种电子流动的现象持续进行，所转移之电量与电源之电压成正比，直至AB两极板间之电位差与电源电压相等时

　　（V=E），才停止电子之移动。电子流动的过程中，将电源的能量带出而转存于两极板之上，也就是说储存了电荷。

　　如上所述，将两平行导电极板隔以绝缘物质而具有储存电荷能力的器材，称

　　为电容器（capacitor或condenser）。导电极板称为电容器之电极（electrode），绝缘物质称为电介质（dielectric）或简称介质。

　　电容量（capacitance）是用来表示电容器能储蓄电荷的能力（或容量）。各种电容器，因导体的大小体形状体材质及板间距离与介质种类等因素的不同而有不一样的电容量，但所能储存的电荷量Q与其电位V系成正比，即

　　Q=CV

　　式中的比例常数C即为电容器之电容量，简称电容。

　　C=Q/V

　　电容的单位为“库能／伏特”，为了纪念科学家法拉第（Michael Faraday l791～1867，英）对电学的伟大贡献，将1库仑／伏特的电容称为1法拉（farad）

　　，简称法，单位记号为F或f。在实用上，法拉之单位常嫌过大，例如一个球体

　　若要1法拉的电容，则半径必须为9*10e9公尺！因此常以微法（μF）或微微法（μμF或pF）来表示电容值的大小。

　　两平行金属板电容器是最简单而且实用的电容器，在两板之间填以介质，两板之间隔d甚小于板的面积A，如下图所示。电容之大小与金属板之面积及介质之介电系数ε成正比，而与两板间之距离成反比，即

　　C=（εA）/d

　　真空或空气之介电系数为ε=8.84*10e-12（F/m）。

　　电力电容器按安装方式可分为户内式和户外式两种；按其运行的额定电压可分为低压和高压两类；按其相数可分为单相和三相两种，除低压并联电容器外，其余均为单相；按外壳材料可分为金属外壳、瓷绝缘外壳、胶木筒外壳等。

　　按用途又可分为以下8种：

　　并联电容器。原称移相电容器。主要用于补偿电力系统感性负荷的无功功率，以提高功率因数，改善电压质量，降低线路损耗。

　　串联电容器。串联于工频高压输、配电线路中，用以补偿线路的分布感抗，提高系统的静、动态稳定性，改善线路的电压质量，加长送电距离和增大输送能力。

　　耦合电容器。主要用于高压电力线路的高频通信、测量、控制、保护以及在抽取电能的装置中作部件用。

　　断路器电容器。原称均压电容器。并联在超高压断路器断口上起均压作用，使各断口间的电压在分断过程中和断开时均匀，并可改善断路器的灭弧特性，提高分断能力。

　　电热电容器。用于频率为40～24000赫的电热设备系统中，以提高功率因数，改善回路的电压或频率等特性。

　　脉冲电容器。主要起贮能作用，用作冲击电压发生器、冲击电流发生器、断路器试验用振荡回路等基本贮能元件。

　　直流和滤波电容器。用于高压直流装置和高压整流滤波装置中。

　　标准电容器。用于工频高压测量介质损耗回路中，作为标准电容或用作测量高压的电容分压装置。

　　宜城教育资源网www.ychedu.com