基本知识
电容器,简称“电容”。从广义上说,任何两个在电气上不接触的金属就可以构成一个电容器。我们一般使用的电容器是将两个金属片或金属箔靠得很近,中间用绝缘物质隔开,然后分别在两个金属片上引出两个引脚而构成。组成电容器的两个导体称做极板,中间的绝缘物质叫做电容器的介质。
电容器是一种储存电荷的“容器”,是将电源提供的电能转化为电容器极板内部的电场能量,而在另一时刻,又将内部储存的电场能量以电能的形式还给电源(或提供给外电路)的一种储能器件,如电容器的充放电。
当把一个未充电(或过去虽已充电,但已放电完毕)的电容器与直流电源接通时,在电场力的作用下,电源负极将向与之相连的B极板提供带负电的自由电,使B极板的内表而聚集有负电荷;同时使A极板的内表面聚集了等量而异号的正电荷。这种电荷的流动和聚集直到极板间的电压建立与电源电压相等时为止。这样,在两极板的内部介质中建立了电场,且具有一定的电场能量,在电容器的两端形成电容电压Uc。我们把电容器储存电荷的过程叫做电容器的充电。
若将一个充过电的电容器通过电阻器(外电路)接成闭合回路,此时的电容器相当于一个具有初始电压Uc的直流电压源。在Uc的作用下,电容器将它储存的电荷释放出来提供给与之相连的电阻,转化为电阻的热能。随着电荷的释放,Uc逐渐降低,直到Uc=0,电荷释放完毕。这一过程即为电容器的放电。我们用“电容量”(简称“容量”)来衡量电容器容纳电荷的能力。实验表明,电容器储存电荷量的多少,与加在电容器两端的电压形成正比。但由于不同电容器的结构不同,所用的介质不一样,固此在同样的电压下,不同的电容器所储存的电荷量也不一定相等。为了比较和衡量电容器本身储存电荷的能力,可用单位电压作用下电容器所储存电荷量的多少作为电容器的电容量,公式表为:C=Q/U式中:C为电容器的电容量,Q为极板上的电荷量,U为电容不器的端电压。若电压的单位为伏特(V),电荷的单位为库仑,则电容量的基本单位为“法拉”,用字母“F”表示。在实际应用中,法拉这个单位太大,很少使用,能常采用小得多的单位,如“微法拉”(简称“微发”)和“皮法拉”(简称“皮法”),分别用“μF”和“PF”来表示。各单位之间的转换关系为:1F=106μF=1012PF电容器在电路中具有阻止直流电流能过,允许交流电流通过的特点,而且频率越高的交流电越容易通过电容器(即电容的容抗越小)。因此,电容器在电路中常用于隔断直流、滤除交流信号及信号调谐、耦合等方面。电容器也是一种最基本、最常用的电路元件。
电容器分类
电容器按其结构可分为固定电容器和可变电容器两大类;固定电容器按所用介质材料的不同,又有多种分类,其中无极性电容器有纸介电容器、涤纶电容器、云母电容器、聚苯乙烯电容器、聚醚电容器、玻璃釉电容器及瓷介电容器等;有极性的固定电容器有铝电解电容器、钽电解电容器等。
固定电容器指电容器一经制成后,其容量不能改变的电容器。
1、纸介电容器。纸介电容器是以纸为介质的电容器。它是用带状的两层铝箔(或锡箔)中间隔以浸过石蜡的纸,卷成圆筒状,再装入玻璃(或金属)外壳中,两端以绝缘材料封装而制成。纸介电容生产工艺简单、成本低,耐压范围宽;缺点是容量不稳定,损耗较大,通常不适宜在高频下使用。
纸介电容器中有一种金属化纸介电容器,它的电极不是铝箔或锡箔,而是用真空蒸发工艺在电容纸上淀积一层很薄的金属膜做成的,因此体积和重量比同容量的一般纸介电容器要小得多。金属化纸介电容器能做成高电压和大容量的电容器。2、涤纶电容器。涤纶电容器又叫聚醚电容器,它是以涤纶薄膜做介质的电容器。涤纶电容器也有两种:一种是以金属箔和涤纶薄膜卷绕而成;另一种是金属化涤纶电容。涤纶电容器的容量范围从几皮法到几微发,额定直流工作电压有63V、100V和160V几种。金属化涤纶电容器的容量范围更宽,工作电压有250V、400V和630V等几种。涤纶电容器可用于各种电子仪器仪表、电视机、收录机的耦合、退耦、旁路、隔直流等电路中。3、聚苯乙烯电容器。聚苯乙烯电容器是以聚苯乙烯薄膜为介质而制成的电容器。常采用两层或三层薄膜与金属电板交叠绕制。将卷绕好的电容器心再进行加热处理,使薄膜遇热成塑性状态,再经老化以提高电容器的稳定性。聚苯乙烯电容器的容量范围从几十皮法到几微法;额定电压范围很宽,从几百伏到数千伏;其精度可达到千分之五。
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