電容器的基礎(chǔ)知識

電容器的基礎(chǔ)知識

電容器篇Vol.1

電容器的基礎(chǔ)知識

電容器與電阻、電感并稱為三大被動(dòng)元件，其年產(chǎn)量在世界范圍內(nèi)已達(dá)約2萬

億個(gè)。電容器中使用最廣泛的是陶瓷電容器，同時(shí)，絕緣性和穩(wěn)定性俱佳的薄

膜電容器、以大容量著稱的電解電容器等各類電容器，也憑借各自的優(yōu)勢與特

點(diǎn)為人們所用。

電容器的原理與結(jié)構(gòu)

電容器的基本結(jié)構(gòu)是間隔對置的2個(gè)電極(金屬板)。施加直流電壓(V)到2個(gè)

電極上，電子瞬間聚集到其中一個(gè)電極上，該電極帶負(fù)電，另一個(gè)電極則處于

電子不足的狀態(tài)，帶正電。該狀態(tài)在撤去直流電壓后依舊存在。即，在2個(gè)電

極之間蓄積了電荷(Q)。在電極間插入電介質(zhì)(陶瓷、塑料薄膜等)，通過電介

質(zhì)的極化，蓄積的電荷增加。表示電容器蓄積多少電荷的指標(biāo)叫做電容量(C)

(簡稱容量)。

＜電容器的基本結(jié)構(gòu)＞＜電容器的電容■＞

「__￡ojS

電極間距離：d

5：電極面積【底】

d：電極間距離【m】

￡:電介質(zhì)的電容率[F/m]

%：真空電容率

(8855X1(Ti2[F/m])

金：電介質(zhì)的相對電容率

＜電容器積蓄的電荷＞

Q：電荷（電■）【＜：】

Q=CVC:電容?[F]

V:電壓【V】

o—5—1

電荷：?!?

電極面積越大電容■越大.

電介質(zhì)的極化

電極間距離越小電容量越大.

電介質(zhì)的相對電容率越高，電容■越大.

電容器的基本性質(zhì)①

“積蓄電荷”

電容器也被稱為蓄電器，顧名思義，就是通過采用大面積的電極構(gòu)造以及高電

容率的電介質(zhì)，從而能夠蓄積大量電荷。接通電源施加直流電壓，則電流瞬間

流向?qū)Ь€，對電容器進(jìn)行充電；當(dāng)電極間的電位差與電源電壓相等，則電流不

再流動(dòng)，充電結(jié)束。充放電過程如下圖所示。

電荷：Q=S

＜電容器的充電過程＞

施加電壓的瞬間，大電流流過，隨著電荷積蓄，

電流變小.當(dāng)Q=CV時(shí).電流為零.

＜電容器的放電過程＞

對充電后的電容器進(jìn)行放電，則瞬間大電流流過,

并逐漸減少?最后變?yōu)榱?

0

時(shí)間：t

<電容器所蓄積的能■(W)>

四n

-

-2-2

?要點(diǎn)

電容器所蓄積的能■等于左圖的

三窗形的面積。

—電荷Q

電容器的基本性質(zhì)

“阻電流，通交流”

電容器的電極被電介質(zhì)阻隔，施加直流電壓后，在充電過程中電流瞬間流過導(dǎo)

線，但不會(huì)流到電介質(zhì)的內(nèi)部。即，電容器具有阻斷直流的性質(zhì)。連接交流電

源，則電極板周期性地反復(fù)進(jìn)行充電與放電，電場方向也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生改變。

雖然不是在絕緣體內(nèi)部出現(xiàn)電子移動(dòng)，但實(shí)際上與流過交流電流相同，因此可

視為電容器使交流電流通過。相對于通常的電流(傳導(dǎo)電流)，我們將該電流

稱為位移電流。

＜交流電源與電容器＞

接通交流電源，對量的電極交互

反復(fù)進(jìn)行充放電，電場方向也相

應(yīng)地發(fā)生改變.

當(dāng)接通交流電源時(shí),可視為交流

電流流過電容器的電介質(zhì)內(nèi)部.

這叫做位移電流。

＜正弦波交流電的電壓波形與電流波形＞

電容器的基本性質(zhì)③

“頻率越高，電容量越大，交流電越容易通過”

〃阻直流，通交流〃是電容器的基本性質(zhì)。但并非所有交流電都一樣通過，通過

的阻礙由交流電的頻率與電容器的電容量決定。該交流電通過阻礙叫做容抗

(xc)o是電容器對交流電的阻抗，單位是歐姆［0。電容器的容抗(xc)以如下公

式表示。

＜電容器的容抗（X。）＞

11/:接率[Hzl

C：電容?[F]

3=2"

＜電容器的容抗■頻率特性＞

t

-

電容爵“由直流?通交流”?頻率越高,電容?越大，

交流電越容易通過.

頻率?高

C〔tWB

辰

竺

h交流WVWMMi