電容(電學物理量之一)詳細資料大全
電容（Capacitance）亦稱作“電容量”，是指在給定電位差下的電荷儲藏量，記為C，國際單位是法拉（F）。一般來說，電荷在電場中會受力而移動，當導體之間有了介質(zhì)，則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體上，造成電荷的累積儲存，儲存的電荷量則稱為電容。
電容是指容納電場的能力。任何靜電場都是由許多個電容組成，有靜電場就有電容，電容是用靜電場描述的。一般認為：孤立導體與無窮遠處構成電容，導體接地等效于接到無窮遠處，并與大地連線成整體。
電容（或稱電容量）是表現(xiàn)電容器容納電荷本領的物理量。電容從物理學上講，它是一種靜態(tài)電荷存儲介質(zhì)，可能電荷會永久存在，這是它的特征，它的用途較廣，它是電子、電力領域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號濾波、信號耦合、諧振、濾波、補償、充放電、儲能、隔直流等電路中。
基本介紹
- 中文名 ：電容
- 外文名 ：Capacitance
- 別稱 ：電容量
- 國際單位 ：法拉（F）
定義
電容器所帶電量Q與電容器兩極間的電壓U的比值，叫電容器的電容。在電路學里，給定電勢差，電容器儲存電荷的能力，稱為電容（capacitance），標記為C。采用國際單位制，電容的單位是法拉（farad），標記為F。 電容的符號是C。 C=εS/d=εS/4πkd（真空）=Q/U單位及轉換
在國際單位制里，電容的單位是法拉，簡稱法，符號是F，由于法拉這個單位太大，所以常用的電容單位有毫法（mF）、微法（μF）、納法（nF）和皮法（pF）等，換算關系是： 1法拉（F）= 1000毫法（mF）=1000000微法（μF） 1微法（μF）= 1000納法（nF）= 1000000皮法（pF）。 電容與電池容量的關系： 1伏安時=1瓦時=3600焦耳 W=0.5CUU計算公式
一個電容器，如果帶1庫的電量時兩級間的電勢差是1伏，這個電容器的電容就是1法拉，即：C=Q/U 。但電容的大小不是由Q（帶電量）或U（電壓）決定的，即電容的決定式為：C=εS/4πkd 。其中，ε是一個常數(shù)，S為電容極板的正對面積，d為電容極板的距離，k則是靜電力常量。常見的平行板電容器，電容為C=εS/d（ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù)，S為極板面積，d為極板間的距離）。 定義式： 電容器的電勢能計算公式：E=CU^2/2=QU/2=Q^2/2C 多電容器并聯(lián)計算公式：C=C1+C2+C3+…+Cn 多電容器串聯(lián)計算公式：1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn 三電容器串聯(lián)：C=（C1*C2*C3）/（C1*C2+C2*C3+C1*C3）電容的作用
1）旁路 旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導致的地電位抬高和噪聲。地電位是地連線處在通過大電流毛刺時的電壓降。 2）去耦 去耦，又稱解耦。從電路來說， 總是可以區(qū)分為驅(qū)動的源和被驅(qū)動的負載。如果負載電容比較大， 驅(qū)動電路要把電容充電、放電， 才能完成信號的跳變，在上升沿比較陡峭的時候， 電流比較大， 這樣驅(qū)動的電流就會吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻（特別是晶片管腳上的電感）會產(chǎn)生反彈，這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲，會影響前級的正常工作，這就是所謂的“耦合”。 去耦電容就是起到一個“電池”的作用，滿足驅(qū)動電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾，在電路中進一步減小電源與參考地之間的高頻干擾阻抗。 將旁路電容和去耦電容結合起來將更容易理解。旁路電容實際也是去耦合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關噪聲提供一條低阻抗泄放途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等；而去耦合電容的容量一般較大，可能是10μF 或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)、以及驅(qū)動電流的變化大小來確定。旁路是把輸入信號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的干擾作為濾除對象，防止干擾信號返回電源。這應該是他們的本質(zhì)區(qū)別。 3）濾波 從理論上（即假設電容為純電容）說，電容越大，阻抗越小，通過的頻率也越高。但實際上超過1μF 的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大電解電容并聯(lián)了一個小電容，這時大電容濾低頻，小電容濾高頻。電容的作用就是通交流隔直流，通高頻阻低頻。電容越大高頻越容易通過。具體用在濾波中，大電容（1000μF）濾低頻，小電容（20pF）濾高頻。曾有網(wǎng)友形象地將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會突變，由此可知，信號頻率越高則衰減越大，可很形象的說電容像個水塘，不會因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過程。 4）儲能 儲能型電容器通過整流器收集電荷，并將存儲的能量通過變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150 000μF 之間的鋁電解電容器是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時會采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式， 對于功率級超過10KW 的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。萬用表檢測電容
用數(shù)字萬用表檢測電容器，可按以下方法進行。 一、用電容檔直接檢測 某些數(shù)字萬用表具有測量電容的功能，其量程分為2000p、20n、200n、2μ和20μ五檔。測量時可將已放電的電容兩引腳直接插入表板上的Cx插孔，選取適當?shù)牧砍毯缶涂勺x取顯示數(shù)據(jù)。 2000p檔，宜于測量小于2000pF的電容；20n檔，宜于測量2000pF至20nF之間的電容；200n檔，宜于測量20nF至200nF之間的電容；2μ檔，宜于測量200nF至2μF之間的電容；20μ檔，宜于測量2μF至20μF之間的電容。 經(jīng)驗證明，有些型號的數(shù)字萬用表（例如DT890B+）在測量50pF以下的小容量電容器時誤差較大，測量20pF以下電容幾乎沒有參考價值。此時可采用串聯(lián)法測量小值電容。方法是：先找一只220pF左右的電容，用數(shù)字萬用表測出其實際容量C1,然后把待測小電容與之并聯(lián)測出其總容量C2，則兩者之差（C1－C2）即是待測小電容的容量。用此法測量1～20pF的小容量電容很準確。 二、用電阻檔檢測 實踐證明，利用數(shù)字萬用表也可觀察電容器的充電過程，這實際上是以離散的數(shù)字量反映充電電壓的變化情況。設數(shù)字萬用表的測量速率為n次/秒，則在觀察電容器的充電過程中，每秒鐘即可看到n個彼此獨立且依次增大的讀數(shù)。根據(jù)數(shù)字萬用表的這一顯示特點，可以檢測電容器的好壞和估測電容量的大小。下面介紹的是使用數(shù)字萬用表電阻檔檢測電容器的方法，對于未設定電容檔的儀表很有實用價值。此方法適用于測量0.1μF～幾千微法的大容量電容器。 三、用電壓檔檢測 用數(shù)字萬用表直流電壓檔檢測電容器，實際上是一種間接測量法，此法可測量220pF～1μF的小容量電容器，并且能精確測出電容器漏電流的大小。電容的種類
電容的種類可以從原理上分為：無極性可變電容、無極性固定電容、有極性電容等，從材料上可以分為：CBB電容（聚乙烯），滌綸電容、瓷片電容、云母電容、獨石電容、電解電容、鉭電容等。 無極性可變電容 制作工藝：可旋轉動片為陶瓷片表面鍍金屬薄膜，定片為鍍有金屬膜的陶瓷底；動片為同軸金屬片，定片為有機薄膜片作介質(zhì) 優(yōu)點：容易生產(chǎn)，技術含量低。 缺點：體積大，容量小 用途：改變震蕩及諧振頻率電路。調(diào)頻、調(diào)幅、發(fā)射/接收電路 無極性無感 CBB 電容 制作工藝：2層聚丙乙烯塑膠和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成。 優(yōu)點：無感，高頻特性好，體積較小 缺點：不適合做大容量，價格比較高，耐熱性能較差。 用途：耦合/震蕩，音響，模擬/數(shù)字電路，高頻電源濾波/退耦 無極性 CBB 電容 制作工藝：2層聚乙烯塑膠和2層金屬箔交替夾雜然后捆綁而成。 優(yōu)點：有感，高頻特性好，體積較小 缺點：不適合做大容量，價格比較高，耐熱性能較差。 用途：耦合/震蕩，模擬/數(shù)字電路，電源濾波/退耦 無極性瓷片電容 制作工藝：薄瓷片兩面渡金屬膜銀而成。 優(yōu)點：體積小，耐壓高，價格低，頻率高（有一種是高頻電容） 缺點：易碎，容量低 用途：高頻震蕩、諧振、退耦、音響 無極性云母電容 制作工藝：云母片上鍍兩層金屬薄膜 優(yōu)點：容易生產(chǎn)，技術含量低。 缺點：體積大，容量小用途：震蕩、諧振、退耦及要求不高的電路無極性獨石電容體積比CBB更小，其他同CBB，有感 用途：模擬/數(shù)字電路信號旁路/濾波，音響 有極性電解電容 制作工藝：兩片鋁帶和兩層絕緣膜相互層疊，轉捆后浸在電解液中。 優(yōu)點：容量大。 缺點：高頻特性不好。 用途：低頻級間耦合、旁路、退耦、電源濾波、音響 鉭電容 制作工藝：用金屬鉭作為正極，在電解質(zhì)外噴上金屬作為負極。 優(yōu)點：穩(wěn)定性好，容量大，高頻特性好。 缺點：造價高。 用途：高精度電源濾波、信號級間耦合、高頻電路、音響電路 聚酯（滌綸）電容 符號：CL 電容量：40p--4u 額定電壓：63--630V 主要特點：小體積，大容量，耐熱耐濕，穩(wěn)定性差 套用：對穩(wěn)定性和損耗要求不高的低頻電路 聚苯乙烯電容 符號：CB 電容量：10p--1u 額定電壓：100V--30KV 主要特點：穩(wěn)定，低損耗，體積較大 套用：對穩(wěn)定性和損耗要求較高的電路 聚丙烯電容 符號：CBB 電容量：1000p--10u 額定電壓：63--2000V 主要特點：性能與聚苯相似但體積小，穩(wěn)定性略差 套用：代替大部分聚苯或云母電容，用于要求較高的電路 云母電容 符號：CY 電容量：10p--0。1u 額定電壓：100V--7kV 主要特點：高穩(wěn)定性，高可靠性，溫度系數(shù)小 套用：高頻振蕩，脈沖等要求較高的電路 高頻瓷介電容 符號：CC 電容量：1--6800p 額定電壓：63--500V 主要特點：高頻損耗小，穩(wěn)定性好 套用：高頻電路 低頻瓷介電容 符號：CT 電容量：10p--4。7u 額定電壓：50V--100V 主要特點：體積小，價廉，損耗大，穩(wěn)定性差 套用：要求不高的低頻電路 玻璃釉電容 符號：CI 電容量：10p--0。1u 額定電壓：63--400V 主要特點：穩(wěn)定性較好，損耗小，耐高溫（200度） 套用：脈沖、耦合、旁路等電路 鋁電解電容 符號：CD 電容量：0。47--10000u 額定電壓：6。3--450V 主要特點：體積小，容量大，損耗大，漏電大 套用：電源濾波，低頻耦合，去耦，旁路等 鉭電解電容（ CA ）、鈮電解電容（ CN ） 電容量：0。1--1000u 額定電壓：6。3--125V 主要特點：損耗、漏電小于鋁電解電容 套用：在要求高的電路中代替鋁電解電容 空氣介質(zhì)可變電容器 可變電容量：100--1500p 主要特點：損耗小，效率高；可根據(jù)要求制成直線式、直線波長式、直線頻率式及對數(shù)式 等 套用：電子儀器，廣播電視設備等 薄膜介質(zhì)可變電容器 可變電容量：15--550p 主要特點：體積小，重量輕；損耗比空氣介質(zhì)的大 套用：通訊，廣播接收機等 薄膜介質(zhì)微調(diào)電容器 符號： 可變電容量：1--29p 主要特點：損耗較大，體積小 套用：收錄機，電子儀器等電路作電路補償 陶瓷介質(zhì)微調(diào)電容器 符號： 可變電容量：0。3--22p 主要特點：損耗較小，體積較小 套用：精密調(diào)諧的高頻振蕩回路
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