电容器的基础知识

电容器的基础知识

电容器篇Vol.1

电容器的基础知识

电容器与电阻、电感并称为三大被动元件，其年产量在世界范围内已达约2万

亿个。电容器中使用最广泛的是陶瓷电容器，同时，绝缘性和稳定性俱佳的薄

膜电容器、以大容量著称的电解电容器等各类电容器，也凭借各自的优势与特

点为人们所用。

电容器的原理与结构

电容器的基本结构是间隔对置的2个电极(金属板)。施加直流电压(V)到2个

电极上，电子瞬间聚集到其中一个电极上，该电极带负电，另一个电极则处于

电子不足的状态，带正电。该状态在撤去直流电压后依旧存在。即，在2个电

极之间蓄积了电荷(Q)。在电极间插入电介质(陶瓷、塑料薄膜等)，通过电介

质的极化，蓄积的电荷增加。表示电容器蓄积多少电荷的指标叫做电容量(C)

(简称容量)。

＜电容器的基本结构＞＜电容器的电容■＞

「__£ojS

电极间距离：d

5：电极面积【底】

d：电极间距离【m】

£:电介质的电容率[F/m]

%：真空电容率

(8855X1(Ti2[F/m])

金：电介质的相对电容率

＜电容器积蓄的电荷＞

Q：电荷（电■）【＜：】

Q=CVC:电容・[F]

V:电压【V】

o—5—1

电荷：♦!?

电极面积越大电容■越大.

电介质的极化

电极间距离越小电容量越大.

电介质的相对电容率越高，电容■越大.

电容器的基本性质①

“积蓄电荷”

电容器也被称为蓄电器，顾名思义，就是通过采用大面积的电极构造以及高电

容率的电介质，从而能够蓄积大量电荷。接通电源施加直流电压，则电流瞬间

流向导线，对电容器进行充电；当电极间的电位差与电源电压相等，则电流不

再流动，充电结束。充放电过程如下图所示。

电荷：Q=S

＜电容器的充电过程＞

施加电压的瞬间，大电流流过，随着电荷积蓄，

电流变小.当Q=CV时.电流为零.

＜电容器的放电过程＞

对充电后的电容器进行放电，则瞬间大电流流过,

并逐渐减少•最后变为零.

0

时间：t

<电容器所蓄积的能■(W)>

四n

-

-2-2

»要点

电容器所蓄积的能■等于左图的

三窗形的面积。

—电荷Q

电容器的基本性质

“阻电流，通交流”

电容器的电极被电介质阻隔，施加直流电压后，在充电过程中电流瞬间流过导

线，但不会流到电介质的内部。即，电容器具有阻断直流的性质。连接交流电

源，则电极板周期性地反复进行充电与放电，电场方向也会相应地发生改变。

虽然不是在绝缘体内部出现电子移动，但实际上与流过交流电流相同，因此可

视为电容器使交流电流通过。相对于通常的电流(传导电流)，我们将该电流

称为位移电流。

＜交流电源与电容器＞

接通交流电源，对量的电极交互

反复进行充放电，电场方向也相

应地发生改变.

当接通交流电源时,可视为交流

电流流过电容器的电介质内部.

这叫做位移电流。

＜正弦波交流电的电压波形与电流波形＞

电容器的基本性质③

“频率越高，电容量越大，交流电越容易通过”

〃阻直流，通交流〃是电容器的基本性质。但并非所有交流电都一样通过，通过

的阻碍由交流电的频率与电容器的电容量决定。该交流电通过阻碍叫做容抗

(xc)o是电容器对交流电的阻抗，单位是欧姆［0。电容器的容抗(xc)以如下公

式表示。

＜电容器的容抗（X。）＞

11/:接率[Hzl

C：电容・[F]

3=2"

＜电容器的容抗■频率特性＞

t

-

电容爵“由直流・通交流”•频率越高,电容•越大，

交流电越容易通过.

频率•高

C〔tWB

辰

竺

h交流WVWMMi