高中物理-电容?
电容在调谐、旁路、耦合和滤波等电路中起着重要作用。它用于晶体管收音机的调谐电路,也用于彩色电视和光纤通道的耦合电路。
随着电子信息技术的飞速发展,数码电子产品的更新换代速度越来越快。以平板电视(LCD和PDP)、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费电子产品产销量持续增长,带动了电容器行业的增长。
简介编辑
电容器是储存电和电能(电势能)的元件。一个导体被另一个导体包围,或者一个导体发出的电场线全部终止于另一个导体的导电系统,这个导体叫做电容器。
平行板电容器的电容公式:
其中UA-UB是两个平行板之间的电位差,εr是相对介电常数,K是静电力常数,S是面对两个板的面积,D是两个板之间的距离。注:平行板电容器中的电场是均匀电场。[3]
电容不同于电容器。电容是基本的物理量,符号为c,单位为f(法拉)。[3]
通式C=Q/U,平行板电容器专用公式:板间电场强度e = U/d[3]
电容器主要参数编辑
(1)标称电容是电容器上标记的电容。但是电容器的实际电容与
电容器充电过程
电容器充电过程
标称电容有偏差,精度水平与允许误差有对应关系。一般电容器常用I、II、III级,电解电容器用IV、V、VI级,根据用途选择。电解电容器的电容取决于交流电压下工作时的阻抗,它会随着工作频率、温度、电压和测量方法的变化而变化。电容的单位是f(法)。[4]
由于电容器是一种储存电荷的“容器”,所以有一个“容量”的问题。为了测量电容器储存电荷的容量,确定了电容的物理量。电容器只能在外加电压的作用下储存电荷。在电压的作用下,不同的电容器可以存储不同的电荷。国际上统一规定,在电容器上施加1伏的DC电压时,它所能储存的电荷量就是电容器的电容(即单位电压下的电量),用字母c表示,电容的基本单位是法拉(f)。在1V的DC电压下,如果电容器中储存的电荷为1库仑,电容将被定义为1法拉,用符号F表示,1F = 1Q/V。在实际应用中,电容器的电容往往比1法拉小得多,常常使用更小的单位,如毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)它们的关系是:1微法拉等于百万分之一法拉;1皮法等于百万分之一微法,即:[5]
1法拉(F)=1000毫法拉(MF);1毫法(mF)=1000微法(μf);1微法(μF)=1000纳法(NF);1纳法(nF)=1000皮法(PF);即:1f = 1000000μf;1μF=1000000pF .[5]
(2)额定电压是在最低环境温度和额定环境温度下,能连续施加在电容器上的最高DC电压。如果工作电压超过电容器的耐压,电容器就会被击穿损坏。实际中,随着温度的升高,耐压值会变低。[4]
(3)绝缘电阻。DC电压加在电容器上,产生漏电流,两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时,其值主要取决于电容的表面状态;当容量大于0.1μF时,其值主要取决于介质。通常绝缘电阻越大越好。[4]
(4)亏损。在电场的作用下,单位时间内热量所消耗的能量称为损耗。损耗与频率范围、介质、电导、电容器金属部分的电阻等有关。[4]
(5)频率特性。随着频率的增加,一般电容器的电容呈现递减规律。当电容工作在谐振频率以下时,它是容性的;当超过其谐振频率时,为感性,此时不是电容而是电感。因此,一定要避免电容在谐振频率以上工作。[4]
动作编辑
电容器
电容器
在DC电路中,电容器相当于开路。电容器是一种可以储存电荷的元件,也是最常用的电子元件之一。[6]
这得从电容的结构说起。最简单的电容器由两端的极板和中间的绝缘介质(包括空气)组成。通电后,极板带电,形成电压(电位差),但由于中间有绝缘物质,整个电容器不导电。但是,这样的情况是在不超过电容器的临界电压(击穿电压)的前提下。我们知道任何物质都是相对绝缘的。当该物质两端的电压增加到一定程度时,该物质可以导电。我们称这个电压为击穿电压。电容也不例外。当它们被分解时,它们不是绝缘体。但在中学阶段,电路中是看不到这样的电压的,所以在击穿电压以下工作,可以看作绝缘体。[6]
但是,在交流电路中,由于电流的方向随时间呈一定的函数关系变化。电容器充放电的过程有时间。这时,在板之间形成一个变化的电场,这个电场也是时间的函数。事实上,电流以电场的形式在电容器之间流动。[6]
电容器的作用:
●耦合:耦合电路中使用的电容称为耦合电容,广泛应用于阻容耦合放大器等容性耦合电路中,以阻断DC-交流流。[6]
●滤波:滤波电路中使用的电容称为滤波电容。这种电容电路用在电源滤波和各种滤波电路中,滤波电容从总信号中去除某个频段的信号。[6]
●去耦:去耦电路中使用的电容称为去耦电容,用于多级放大器的DC供电电路中,以消除各级放大器之间有害的低频交叉连接。[6]
●高频消振:高频消振电路中使用的电容称为高频消振电容。在音频负反馈放大器中,为了消除可能出现的高频自激,采用了这种电容电路来消除放大器可能出现的高频啸叫。[6]
●谐振:LC谐振电路中使用的电容称为谐振电容,在LC并联和串联谐振电路中都需要用到。[6]
●旁路:光纤通道中使用的电容称为旁路电容。如果需要从信号中去除某一频带的信号,可以使用旁路电容电路。根据被去除信号的频率不同,有全频域(全交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。[6]
●中和:中和电路中使用的电容器称为中和电容器。这种中和电容电路用于无线电高频和中频放大器以及电视高频放大器中,以消除自激。[6]
●定时:定时电路中使用的电容称为定时电容。定时电容电路用在需要通过电容充放电进行时间控制的电路中,电容起到控制时间常数大小的作用。[6]
●积分:积分电路中使用的电容称为积分电容。在位场扫描的同步分离电路中,利用这种集成电容电路可以从场复合同步信号中提取场同步信号。[6]
●差分:差分电路中使用的电容称为差分电容。为了在触发电路中得到尖峰触发信号,这个差分电容电路用来从各种(主要是矩形脉冲)信号中得到尖峰脉冲触发信号。[6]
●补偿:补偿电路中使用的电容器称为补偿电容器。在卡座的低音补偿电路中,这个低频补偿电容电路用来改善放音信号中的低频信号。此外,还有一个高频补偿电容电路。[6]
●自举:自举电路中使用的电容称为自举电容,常用于OTL功率放大器的输出级电路中,通过正反馈来略微提高信号的正半周幅度。[6]
●分频:分频电路中的电容称为分频电容。在音箱的扬声器分频电路中,利用分频电容电路使高频扬声器工作在高频段,中频扬声器工作在中频段,低频扬声器工作在低频段。[6]
●负载电容:指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率的有效外部电容。负载电容的常用标准值有16pF、20pF、30pF、50pF、100pF。负载电容可以根据具体情况适当调整,谐振器的工作频率一般可以通过调整调整到标称值。