顧名思義,電容器是“裝電的容器”,是一種能夠容納電荷的器件。是由兩塊金屬電極之間夾一層絕緣電介質(zhì)構(gòu)成。當(dāng)在兩金屬電極間加上電壓時(shí),電極上就會(huì)存儲(chǔ)電荷,所以電容器是儲(chǔ)能元件。任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體,組成一個(gè)電容器。平行板電容器由電容器的極板和電介質(zhì)組成。 電容器的作用可以用一個(gè)與水管連接的水塔來形象地描述。水塔可用來“存儲(chǔ)”水壓——當(dāng)供水系統(tǒng)的水泵供應(yīng)的水量超過城鎮(zhèn)所需水量時(shí),多余的水將被存儲(chǔ)到水塔中。然后,當(dāng)水的需求量較高時(shí),多余的水將從水塔中流出以維持水壓。電容器以同樣的方式存儲(chǔ)電子,并且以后可以再將電子釋放出來。 電容的作用用三個(gè)字來說:“充放電”,不要小看這三個(gè)字,就因?yàn)檫@三個(gè)字,電容能夠通過交流電,隔斷直流電;通高頻交流電,阻礙低頻交流電。 電容的作用如果用八個(gè)字來說那就:“隔直通交,通高阻低”,這八個(gè)字是根據(jù)“充放電”三個(gè)字得出來的,不理解沒關(guān)系,先死記硬背住。 電容充電過程是怎樣完成的? 電容充電的過程是需要一定時(shí)間的,就像我們往杯子裝水差不多,水是需要一定的時(shí)間才能加滿的。 我們用時(shí)間常數(shù)tc來描述電容的充電和放電的速度,tc=RC,其中R是電阻大小,C是電容容量,這表示電容的充電速度與電路中的電阻R、電容容量C有關(guān),電容容量越大,充電時(shí)間越長;電阻越大,充電電流越小,所以充電時(shí)間就越長。 電容器的充電、放電曲線 上圖表示電容充電、放電過程的曲線圖,如電容經(jīng)過1個(gè)時(shí)間常數(shù)tc時(shí),會(huì)充得電容端電壓最大值的63%; 充電過程電容兩端電壓變化波形 如上圖電路所示,電源電壓為10V,S1往上撥時(shí),電容進(jìn)行充電,經(jīng)過1個(gè)tc,電容兩端電壓可達(dá)到電源電壓的63%,即6.3V,5個(gè)tc后就達(dá)到了近似10V。 充電過程電容電流曲線 電容在充電時(shí),上電瞬間電流最大,隨著充電的進(jìn)行,電流逐漸減小。 放電過程電容兩端電壓變化波形 如上圖所示電路,電源為12V直流電,開關(guān)閉合,燈泡卻不亮,其實(shí)在開關(guān)閉合瞬間,燈泡是會(huì)閃一下的,因?yàn)殚_關(guān)閉合瞬間電容開始充電,電路中有電流流過,等到電容充電完畢,電流為0,電路就斷開,燈泡不亮。所以電容對直流電有隔斷作用。 上圖所示電路,電源為12V交流電源,開關(guān)閉合后,燈泡亮。交流電可以通過電容。 “阻低通高”是指電容器對低頻率信號(hào)比較大的阻礙作用,對高頻率信號(hào)的阻礙小。電容對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。電容器對交流信號(hào)的阻抗與頻率成反比,也就是說,頻率越高,電容器對信號(hào)呈現(xiàn)的阻抗就越低,信號(hào)就容易通過。相反,頻率越低,阻抗就越大,信號(hào)就不容易通過。 如上圖所示,交流電頻率為50Hz,電容阻抗比較大,所以燈泡上的電壓比較低。 上圖所示,交流電頻率為3000Hz,電容的阻抗比上面50Hz時(shí)阻抗小,燈泡上的電壓是電源電壓大小。 |
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