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電容器的功能,特性以及電容工作原理和電容材料

發(fā)布時間:2019年5月19日

說到電容器,大家都知道,這是屬于在電子產(chǎn)品設施當中使用最廣非常重要的部件之一,通常是串聯(lián)制造的。 為了便于電路設計者的選擇,電容器根據(jù)其工作電壓和容量串聯(lián)布置。 因此,電容器也稱為通用電子元件。

簡要說明電容器的特性與功能

電容器通過將負載存儲在電極中并保持電能(通常與電感器組合)來工作,以形成LC振蕩器電路。 電容器的功能原理是電荷將在電場下移動。 如果導線之間存在裝置,則電荷被阻擋,因為電荷累積在導體上,這導致電荷的累積。

電容器是電子設備中最常用的電子元件之一,因此廣泛用于鎖定,耦合,滑動,濾波,同步電路,電源轉(zhuǎn)換和控制電路。

相信大家對電容器都有所認知,從客觀上來看,電容器從某種意義上來說,已經(jīng)類似與電池了。雖然其與電池的工作方式有著天差地別,共通點就在于都是能夠完成電能村村的裝置與器件。但是相對而言,電容器的工作原理簡單很多,電池能夠夠產(chǎn)生電子,而電容器只能存儲電子。

最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個電容器是不導電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質(zhì)都是相對絕緣的,當物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)是都可以導電的,我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當做絕緣體看。 但是,在交流電路中,因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的,這個時候,在極板間形成變化的電場,而這個電場也是隨時間變化的函數(shù)。實際上,電流是通過場的形式在電容器間通過的。

電容器的介電材料

電容器所用介電材料主要為固體,可分為有機和無機兩大類。根據(jù)分子結(jié)構(gòu)形式,無機介電材料有微晶離子結(jié)構(gòu)、無定形結(jié)構(gòu)和兩者兼有的結(jié)構(gòu)(如陶瓷、玻璃、云母等)。有機介電材料主要為共價鍵組成的高分子結(jié)構(gòu),按結(jié)構(gòu)對稱與否又可分為非極性(如聚丙烯、聚苯乙烯等)和極性(聚對苯二甲酸乙二酯等)兩類。電解電容器所用介質(zhì)是直接生長在陽極金屬上的氧化膜,也是離子型結(jié)構(gòu)。

非極性有機材料和離子結(jié)構(gòu)較完善而緊密的無機材料的極化,屬于快速極化類型;而極性有機材料和結(jié)構(gòu)松弛的離子晶體則屬于緩慢極化類型。前者介電常數(shù) ε較低,損耗角正切tgδ值很小,溫度、頻率特性較好,且體積電阻率也較高;后者則大致相反。工程用介電材料不是理想的電介質(zhì),具有不同程度的雜質(zhì)、缺陷和不均勻性。這是產(chǎn)生不同的體積電阻率ρV和擊穿場強Eb的原因。附表列出電容器常用介電材料的極化形式及其介電特性。

介電材料在外電場作用下會發(fā)生極化、損耗、電導和擊穿等現(xiàn)象,它們代表著電介質(zhì)的基本特性,而這些特性又取決于組分和分子結(jié)構(gòu)形式。

容器的構(gòu)造非常簡單,將兩塊電極板互相面對,中間用絕緣物質(zhì)(稱為電介質(zhì))分隔開,就構(gòu)成了電容器。不同種類電容器的電介質(zhì)使用不同的原材料。

電容器的電容量是由構(gòu)成它的兩塊電極板的大小、形狀、相對位置以及它們問的電介質(zhì)決定的。

電容器的功能是儲藏電荷或電能。利用電容器充、放電和隔斷直流電、通過交流電的特性,在電路中用于交流耦合、濾波、去耦、隔直、交流旁路、調(diào)諧、能量轉(zhuǎn)和組成振蕩電路等。

(1)在直流電路中,當電路上的電壓高于電容器兩端兩端的電壓時,電容器就被充電(當電容器被充電時,有電流流時),直至電容器上建產(chǎn)的電壓與電路的電壓相等止,這時,電容器被“充滿”當電容器充滿時,電流將停止流動)。

(2)如果電容器上的電壓高于電路的電壓,電容易器就放電(當電容易器放電時,電流向另一方向流過),直至電容易器上的電壓與電路的電壓相等為止(當電容器放電結(jié)束時,電流將停止流動)。

將電容器接到交流電路上時,因為外電路的電壓大小和方向是以0、+、0、-、0……不斷地周期性改變,所以電容器也必然交替進行著充電和放電,結(jié)果,電路內(nèi)就一直有著往返的交變電流流過。因此,電容器對交流電來說,類似一個特殊的電阻,它能夠通過交流電。

應當看到,電容器之所以能通過交流電,是因為外電路的電壓在不斷地變化著,使電容器能夠交替充、放電的結(jié)果,并不是電流真正地能夠通過其中的絕緣介質(zhì)

 

 

 

 

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