什么是电容器


电容器是一种可以储存电荷并具有电容的装置。它由两个带电极的导体板（通常是金属）之间隔着一层绝缘材料组成，例如空气、塑料薄膜或氧化铝薄膜等。当电源将电荷输入电容器时，电荷被储存在电容器的两个导体板之间的电场中，形成了电荷差异，同时也产生了电场能量。电容器的电容定义为单位电荷在电场中的电压与导体板之间的关系，单位为法拉（F）。

简言之电容器可以用于储存能量、滤波、解决电压峰值问题、平滑电源等应用。常见的电容器类型包括电解电容器、陶瓷电容器、纳米电容器等。它们在电子电路和电力系统中广泛应用。


电容器的结构组成


电容器主要由两个导电板（电极）和介质（电容介质）以及导线、外壳等组成，具体描述如下：

  • 导电板：电容器的两个导电板通常是平行放置的金属板。它们可以由金属或导电材料制成，例如铝箔。
  • 介质：导电板之间的区域填充了一种被称为电容介质的物质。电容介质的选择通常取决于特定应用的要求。常见的电容介质包括空气、纸介质、陶瓷、塑料薄膜、液体等。
  • 导线：导线连接着导电板，将电容器与电路连接起来。导线允许电荷在电容器和电路之间流动。
  • 端子：电容器上的端子用于连接电容器到电路中。它们提供了一个接口，使电荷能够进入和离开电容器。
  • 标记：电容器上通常标有一些参数，如电容值、电压等。这些标记帮助用户正确选择和使用电容器。
  • 外壳：某些电容器可能有一个外壳，用于保护和隔离内部部件。


常见的电容器基本参数有哪些？


电容器的主要参数主要有以下这些：

  1. 电容量（容值）：电容器存储电荷的能力，它是电容器存储的电荷量与电压之间的比值。常用单位为法拉（F）。
  2. 工作电压（额定电压）：电容器能够承受的最大电压。超过工作电压可能导致电容器击穿损坏。
  3. 介质损耗角正切（损耗因素）：电容器的介质绝缘性能不完美，会引起一定的能量损失。该参数表示能量损失的程度，一般用正切值（tanδ）来表示。
  4. 绝缘电阻：电容器的绝缘材料的电阻性能，用来衡量绝缘材料绝缘能力的优劣。一般表示为大致的阻抗。
  5. 公差（容量公差）：电容器容值的允许误差范围，一般以百分比表示。公差越小，容值越精确。
  6. 温度系数：电容器容值随温度变化的程度，一般表示为百分比/摄氏度。温度系数较大的电容器，在温度变化时容值波动较大。
  7. 频率特性：电容器的容值能否保持稳定在频率变化范围内。高频时，电容值可能会变小。


电容的标示方法和电容好坏的测量方法


一.电容的标示方法

电容的标示方法分为数字表示法和字母表示法两种，具体细节说明如下：

  1. 字母表示法：在电路图中，电容一般使用大写字母C来表示，后面可能会跟上一个标号，用于区分不同的电容。例如，C1表示电路中的第一个电容，C2表示电路中的第二个电容，依此类推。
  2. 数字表示法：除了使用字母表示法外，电容也可以使用具体的数值来表示。电容的数值一般以法拉（farad）为单位。常见的电容数值有皮法（picofarad，pF）、纳法（nanofarad，nF）、微法（microfarad，µF）、毫法（millifarad，mF）等。例如，100pF表示100皮法，1nF表示1纳法，1µF表示1微法。有时候，电容的数值前面会加上一个倍数的符号，如10kF表示10千法，10uF表示10微法。



二.电容好坏的测量方法


利用数字万用表的蜂鸣器档，可以快速检查电解电容器的质量好坏。测量方法：将数字万用表拨至蜂鸣器档，用两支表笔分别与被测电容器Cx的两个引脚接触，应能听到一阵短促的蜂鸣声，随即声音停止，同时显示溢出符号“1”。接着，再将两支表笔对调测量一次，蜂鸣器应再发声，最终显示溢出符号“1”，此种情况说明被测电解电容基本正常。此时，可再拨至20MΩ或200MΩ高阻档测量一下电容器的漏电阻，即可判断其好坏。


电容器的特点和作用


我们已知电容器的主要功能是存储电荷的一种电子元件，他还有哪些特点和作用呢？一下列举几个主要的特点和作用。

特点

  • 隔直通交：指电容器能够阻止直流电通过，但能够允许交流电通过。这是因为电容器能够存储电荷，对于直流电来说，电容器会逐渐充电或放电，从而导致直流电无法通过。而对于交流电来说，电容器的电荷会随着电流的方向不断改变，从而使交流电能够通过电容器。这种特性使得电容器在电子电路中经常被用来作为隔直流的元件，例如用于滤波电路、耦合电路等。


  • 电压不能突变：电容器是由两个导体之间存在绝缘介质而构成的，当电压突变时，电容器内部的电场会发生突变，从而导致电容器产生大量的电流。然而，由于电流的存在，电容器内部的电场会开始重新分布，逐渐恢复到新的平衡状态。这个过程被称为电容器的充放电过程，其时间常数由电容器电容值和电阻值决定，可以用来描述电容器电压变化的速度。因此，电容器的电压变化是一个渐变的过程，而不是突变的。在实际应用中，为了确保电容器电压的平稳变化，通常会使用电阻和其他电路元件来限制电容器充放电过程中的电流变化速率。

作用

  1. 存储电荷：电容器能够在两个电极板之间存储电荷，当电容器充电时，正极板积累正电荷，负极板积累负电荷。这使得电容器能够存储能量。
  2. 电容量：电容器的电容量是指在单位电压下能够存储的电荷量的大小。电容量越大，表示电容器存储电荷的能力越强。
  3. 充放电：电容器可以通过连接到电源来充电，在充电时，电容器会吸收电流，直到电压达到电源电压；在放电时，电容器会释放之前储存的电荷，产生电流。
  4. 储能和滤波：电容器可以用来储存和释放电能。在电子电路中，电容器常用于平滑和滤波电路中，抵消和平稳化电压峰值和波动。
  5. 延迟和相位差：电容器对交流信号具有阻抗，导致电压和电流之间产生相位差。这使得电容器可以用来延迟和控制电路中的信号。
  6. 调节电流：由于电容器对变化的电流有很低的阻抗，它可以用作电路中的电流调节器，控制电流的流动和分配。


如何选择电容器


选择电容器的几个要点是：工作电压、电容量、尺寸和电容器类型。可分为一下几个步骤：

  1. 确定工作电压：查找电路中此电容器将用于的最高工作电压。确保选择的电容器的额定电压大于或等于该工作电压。
  2. 确定电容量：确定电路所需的电容量。这可以在电路设计中找到。选择接近或稍大于所需电容量的电容器。
  3. 尺寸和封装：选择尺寸和封装类型适合你的应用。常见的电容器封装有薄膜电容器、电解电容器、陶瓷电容器等。尺寸和形状因材料和电容器类型而异。确保选择的电容器物理尺寸适合整个电路的配置。
  4. 质量和可靠性：选择一个可靠的电容器品牌和供应商，以确保电容器具有一致的性能和质量。
  5. 成本：在最终决定时，考虑所选电容器的成本。根据你的项目预算，确定可行的选择范围。