電容器那不為人知的另一面
電容器是在電場(chǎng)中存儲電能的無(wú)源電子元件。雖然電容比較靠近電路中的兩個(gè)電導體之間,但電容器專(zhuān)門(mén)設計成更合適的尺寸、形狀和位置,來(lái)提供和增強電容在實(shí)際應用的效果。由于電阻中間是介電材料,因此,電容器在歷史上被稱(chēng)為電冷凝器。
實(shí)際的電容器的物理形式和結構會(huì )變化很大,有許多電容器的類(lèi)型都是常用的。大多數電容器包含至少兩個(gè)電導體,通常為金屬板或由電介質(zhì)分隔的表面形式。導體可以是箔、薄膜、金屬燒結珠或電解質(zhì)。不導電介質(zhì)用于增加電容器的充電容量。通常用作電介質(zhì)的材料包括玻璃、陶瓷、塑料薄膜、紙、云母和氧化物層。電容器廣泛應用于許多常見(jiàn)電氣設備中。與電阻不同,理想的電容器不會(huì )耗散能量。
當兩個(gè)導體有電位差時(shí),例如,當電容器被連接在電池上時(shí),電場(chǎng)橫跨電介質(zhì)產(chǎn)生電場(chǎng),導致凈正電荷收集在一個(gè)板上,并將凈負電荷收集在另一個(gè)板上。實(shí)際上沒(méi)有電流流過(guò)電介質(zhì),而是通過(guò)電源電路存在電荷流。如果條件保持足夠長(cháng),則通過(guò)電源電路的電流會(huì )停止。然而,如果在電容器的引線(xiàn)兩端施加時(shí)變電壓,則由于電容器的充電和放電循環(huán),電源回遭受正在進(jìn)行的電流的影響。
電容的定義是指每個(gè)導體上的電荷與它們之間的電位差的比率。國際單位制(SI)中的電容單位是法拉(F),定義為每伏特一庫侖(1C / V)。在一般電子學(xué)中使用的典型電容器的電容值范圍為約1pF(10-12F)至約1mF(10-3F)。
電容器的電容與板(導體)的表面積成正比,與它們之間的間隙成反比。在實(shí)踐中,板之間的電介質(zhì)會(huì )通過(guò)少量的漏電流。它具有電場(chǎng)強度極限,稱(chēng)為擊穿電壓。導體和導線(xiàn)引入不需要的電感和電阻。
電容器廣泛用于阻止直流通過(guò)的電子電路中,同時(shí)允許交流電流通過(guò)。在模擬濾波器網(wǎng)絡(luò )中,它們可以平滑電源的輸出。在諧振電路中,它們將無(wú)線(xiàn)電調諧到特定頻率。在電力傳輸系統中,它們穩定電壓和功率流。電容器中儲能的特性被用作早期數字電腦中的動(dòng)態(tài)記憶。