什么是电容器,电容器特点是什么?有什么作用?

发布日期:2018-04-28 10:10

什么是电容器电容器特点是什么?有什么作用?

       电容器,通常简称其容纳电荷的本领为电容,用字母C表示。

       定义1:电容器,顾名思义,是‘装电的容器’,是一种容纳电荷的器件。英文名称:capacitor。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于电路中的隔直通交,耦合,旁路,滤波,调谐回路, 能量转换,控制等方面。

       定义2:电容器,任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体(包括导线)间都构成一个电容器


    特点:

    1.它具有充放电特性和阻止直流电流通过,允许交流电流通过的能力。

    2.在充电和放电过程中,两极板上的电荷有积累过程,也即电压有建立过程,因此,电容器上的电压不能突变。

       电容器的充电:两板分别带等量异种电荷,每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量。

       电容器的放电:电容器两极正负电荷通过导线中和。在放电过程中导线上有短暂的电流产生。

    3.电容器的容抗与频率、容量之间成反比。即分析容抗大小时就得联系信号的频率高低、容量大小。


  能量储存


  当电容器和其充电线路分离后,电容器会储存能量,因此可作为电池,提供短时间的电力。电容器常用在配合电池使用的电子设备中,在更换电池时提供电力,避免储存的资料因没有电力而消失。


  电容器也常用在电源供应器中,可缓和全桥或半桥整流器的输出。电容器也可用在电容泵浦(charge pump)电路中,储存能量,以产生比输入电压更高的电压。


  在许多的电子设备及较大的电力系统〔如工厂〕中,为了提供信号电路或控制电路一个“干净的”的电源,常将电容器和电源电路并联。如音响系统会用数个电容去除由电源线上传来60Hz的讯号。电容可储存直流的电源,同时使电源电路产生的交流电流一个旁路的路径。在车用音响系统中,就常使用电容器来补偿蓄电池瞬时输出功率的不足。


  功率因数更正(改善)


  电容器可使用在需要功率因数更正的场合中,在这种情形时,常常是三个电容器配合三相的负载使用。此时电容器的单位不用法拉计算,而是使用无效功率(Reactive Power),单位为乏(VAr)。加入电容器的目的是因抵消马达或日光灯等电感性负载的影响,使负载尽量接近电阻性负载。


  VAr=V2 × 2 π f C


  上述公式中 V:电压(V), f:频率(Hz), C:电容量(F)


  如改使用千乏(KVAr)与微法拉(μF)为单位,则公式变成:


  KVAr=V2 × 2 π f C × 10-6 ÷ 1000=V2 × 2 π f C × 10-9


  过滤、滤波


  信号耦合


  由于电容器阻隔直流信号通过的特性,电容器常用来过滤信号直流的部分,只留下交流的信号,称为交流耦合(有时也会用变压器来达到类似目的)。用在交流耦合用途的电容器会有较大的电容量,其电容值不需很精确,但在信号交流成份流过时,电容需有低的感抗值。为这种用途被设计成适合穿过一个金属控制板的电容,被称为穿心电容,在电路图上穿心电容与其他电容器的符号有细微的差别。



  电容器的其他作用


  传感器应用


  电容器的应用多半不会改变其物理结构,而是利用电容器的特性来改变电压或电流。不过在固定电压下,若改变介电质的物理特性或电子特性,电容器也可用在传感应用上。若使空气可以渗透到电容器的介电质中,可用电容器测量空气的湿度。用可挠性的平板制作的电容器则可测量应力或压力。在电容式麦克风中,电容一端可随空气压力而位移,另一端固定,则可用电容作为声音的传感器。


  有些加速计使用芯片上蚀刻的微机电电容来测量加速度的方向及大小。如此用在倾斜仪或汽车安全气囊的传感器中,测量加速度的变化。


  脉冲功率及武器应用


  电感值低、耐高电压的大电容组 (capacitor banks) 常用来提供脉冲功率应用需要的大电流。这类的应用包括了电磁成形 (electromagnetic forming)、Marx 脉冲发生器、脉冲激光(尤其是 TEA激光)、脉冲成形网络、雷达、核聚变研究及粒子加速器。


  大型电容组被用做桥梁爆破炸药、核武器里面的起爆装置和其他特殊武器里面。利用电容组作为电磁式装甲 (electromagnetic armour )、动能混合型弹药(railguns)和轨道一线圈混合发射器的电源的试验性工作正在进行。

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