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二、漫畫篇
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三、文字篇
1、電容器與電容
電容器(英文:capacitor,又稱為condenser)是將電能儲存在電場中的被動電子元件。電容器的儲能特性可以用電容表示。在電路中鄰近的導(dǎo)體之間即存在電容,而電容器是為了增加電路中的電容量而加入的電子元件
電容器包括二個(gè)電極,二個(gè)電極儲存的電荷大小相等,符號相反。電極本身是導(dǎo)體,二個(gè)電極之間由稱為介電質(zhì)的絕緣體隔開。電極的金屬片通常用的是鋁片或是鋁箔,若用氧化鋁來做介質(zhì)的就是電解電容器。電荷會儲存在電極表面,靠近介電質(zhì)的部分。由于二個(gè)電極儲存的電荷大小相等,符號相反,因此電容器中始終保持為電中性
2、原理
電容器的電容(C)是測量當(dāng)電容器兩端的電勢差或電壓(V)為單位值時(shí),儲存在電容器電極的電荷量(Q):
上式的意義是,在一個(gè)具有 C法拉的電容兩端跨接 V伏的電壓時(shí),該電容的一個(gè)極板上就有 Q庫侖的電荷存儲,而另一個(gè)極板上也有 -Q庫侖的電荷存儲;其電荷量的單位為 – 庫侖(C),則此電容器的電容量單位為 – 法拉(F)
3、電容的定義式
由于電容器的總電場,在電容器兩端會出現(xiàn)電壓。電壓V和電容器一端的絕對電荷量Q成正比,而Q是流過電容器的電流對時(shí)間的積分。其數(shù)學(xué)式如下:
其中:
I 是流過電容器的電流,單位為安培。
dV /dt 是電壓對時(shí)間的微分,單位是伏特/秒。
C 是電容器件的電容值,單位是法拉。
4、電容單位和轉(zhuǎn)換
電容的單位是法拉,簡稱 “法”,單位符號為 “F”,是國際單位制導(dǎo)出單位。一般來說,1法拉算是很大的電容有什么電容,大多數(shù)用于電子電路的電容器,其電容會小于法拉幾個(gè)數(shù)量級
常用的單位有:微法拉(microfarad,μF)、納法拉(nanofarad,nF)、皮法拉(picofarad有什么電容,pF)
單位轉(zhuǎn)換:
5、電容種類
一般地,陶瓷與聚酯薄膜類用于大多數(shù)不太重要的電路中;鉭電容用于需要較大電容量的場合,而電解質(zhì)電容則用于電源濾波的場合
6、電容的串聯(lián)與并聯(lián)
一般而言,電容并聯(lián)的目的是增加儲存的總能量。電容儲存的能量如下:
7、電容的代換注意
8、電容選型主要參數(shù)
9、容性負(fù)載電壓電流的超前滯后
首先要提醒,相位的概念是針對正弦信號而言的,直流信號、非周期變化信號等都沒有相位的概念
由于 Sin[ωt]在求導(dǎo)或積分后會出現(xiàn) Sin[ωt ± 90°],所以對于接上了正弦波的容性負(fù)載,通過接上理想的直流電壓表、直流電流表,可以觀察到波形超前滯后的現(xiàn)象
如果還表現(xiàn)的還不夠生動,可以用動態(tài)圖演示,其用紅色表示電壓,藍(lán)色表示電流:
電壓的變化滯后于電流,電流的變化超前于電壓,所以若電容器通入交流的信號,相角為 90度,亦即電流領(lǐng)先電壓 90度。電壓的大小和電流成正比,和頻率和電容量 C的乘積成反比
用不同的顏色描述電壓的大小,藍(lán)色>黃色>紅色;用不同的粗細(xì)和箭頭描述電流的大小和方向,電流最大時(shí)電容電場能最小
10、容抗
容抗的概念反映了交流電可以通過電容器這一特性,交流電頻率越高,容抗越小,即電容的阻礙作用越小。容抗同樣會引起電流與電容兩端電壓的相位差;當(dāng)頻率等于零,容抗無限大,即直流電不能流過電容器。
容抗可由下面公式計(jì)算而來:
在交流電的復(fù)數(shù)分析中,容抗表示為:
其中
11、電容和頻率的關(guān)系
所以,通常我們說:電容 “通高阻低”,不能一概而論,要根據(jù)實(shí)際應(yīng)用,和電容相關(guān)手冊
12、電容的 “通交阻直”分析
根據(jù)電容的電抗特性,電容可近似地看成一個(gè)依賴頻率的電阻元件,因此,所謂的 “通交阻直” 其實(shí)更多的是反應(yīng)頻率的效果
13、電容的特性總結(jié)
14、電容器的主要用途
15、RC無源濾波器
容許低頻信號通過,但減弱(或減少)頻率高于截止頻率信號通過的濾波器。對于不同濾波器而言,每個(gè)頻率的信號的減弱程度不同
容許高頻信號通過、但減弱(或減少)頻率低于截止頻率信號通過的濾波器。對于不同濾波器而言,每個(gè)頻率的信號的減弱程度不同
高通、低通濾波器利用電容在頻率響應(yīng)上的特點(diǎn),將一個(gè)電容或電感與一個(gè)電阻相配合,產(chǎn)生一個(gè)分壓器,以將不需要的分量衰減掉,而容許所需的分量通過
文章由啟和科技編輯
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