基础电子产品 - 电容器

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电容器是一种无源元件，能够以极板之间的电势差形式存储能量。它可以抵抗电压的突然变化。电荷以两块板之间电势差的形式存储，根据电荷存储的方向形成正电势差和负电势差。

这两个板之间存在一个非导电区域，称为电介质。这种电介质可以是真空、空气、云母、纸、陶瓷、铝等。电容器的名称由所使用的电介质给出。

符号和单位

电容的标准单位是法拉。一般来说，可用的电容器的值将是微法拉、皮法拉和纳法拉的量级。电容器的符号如下所示。

电容器的电容与极板之间的距离成正比，与极板的面积成反比。此外，材料的介电常数越高，电容就越高。介质的介电常数描述了该介质中每单位电荷产生的电通量。下图显示了一些实用的电容器。

当具有相同面积 A 和相等宽度的两个板彼此平行放置且间隔距离 d 时，如果向板施加一些能量，则该平行板电容器的电容可称为 -

$$C\:\:=\:\:\frac{\varepsilon_{0}\:\:\varepsilon_{r}\:\:d}{A}$$

在哪里

C = 电容器的电容

$\varepsilon_{0}$ = 自由空间的介电常数

$\varepsilon_{r}$ = 介电介质的介电常数

d = 板之间的距离

A = 两个导电板的面积

施加一些电压后，电荷沉积在电容器的两个平行板上。这种电荷沉积缓慢发生，当电容器两端的电压等于施加的电压时，充电停止，因为进入的电压等于离开的电压。

充电速率取决于电容值。电容值越大，极板中电压的变化率越慢。

电容器的工作

电容器可以理解为储存电能的两端无源元件。该电能存储在静电场中。

最初，电容器两个极板上的负电荷和正电荷处于平衡状态。电容器没有充电或放电的趋势。负电荷是由电子积累形成的，而正电荷是由电子耗尽形成的。由于这种情况在没有任何外部电荷的情况下发生，因此这种状态是静电状态。下图显示了带静电荷的电容器。

根据交流电源正负周期变化的电子积累和消耗，可以理解为“电流”。这称为位移电流。由于这是交流电，因此电流的方向不断变化。

电容器充电

当给出外部电压时，电荷转换成静电荷。这种情况发生在电容器充电时。电源的正电势吸引来自电容器正极板的电子，使其变得更正。而电源的负电势迫使电子到达电容器的负极板，使其更加负电。下图解释了这一点。

在充电过程中，电子通过直流电源移动，但不通过作为绝缘体的电介质。当电容器开始充电时，该位移很大，但随着充电而减小。当电容器两端的电压等于电源电压时，电容器停止充电。

让我们看看当电容器开始充电时电介质会发生什么变化。

介电Behave

当电荷沉积在电容器极板上时，就会形成静电场。该静电场的强度取决于板上电荷的大小和介电材料的介电常数。介电常数是衡量电介质是否允许静电线穿过多远的指标。

电介质实际上是绝缘体。它的电子位于Atomics的最外层轨道。让我们观察一下他们是如何受到影响的。当极板上不带电荷时，电介质中的电子沿圆形轨道运动。如下图所示。

当发生电荷沉积时，电子倾向于向带正电的板移动，但它们仍然继续旋转，如图所示。

如果电荷进一步增加，轨道就会扩大更多。但如果它仍然增加，电介质就会击穿，使电容器短路。现在，电容器已充满电，可以放电了。如果我们为它们提供从负极板到正极板的路径就足够了。电子在没有任何外部供应的情况下流动，因为一侧有太多电子，而另一侧几乎没有电子。这种不平衡是通过电容器的放电来调节的。

此外，当找到放电路径时，介电材料中的Atomics往往会进入其正常的圆形轨道，从而迫使电子放电。这种放电使电容器能够在短时间内提供高电流，就像相机闪光灯一样。

颜色编码

要知道电容器的值，通常标记如下 -

n35 = 0.35nF 或 3n5 = 3.5nF 或 35n = 35nF 等等。

有时标记会像 100K，这意味着 k = 1000pF。那么该值将为 100 × 1000pF = 100nF。

尽管现在正在使用这些数字标记，但很久以前就开发了国际颜色编码方案，以了解电容器的值。颜色编码指示如下所示。

这些指示用于识别电容器的值。

在这五环电容器中，前两环代表数字，第三环代表乘数，第四环代表容差，第五环代表电压。让我们看一个例子来了解颜色编码过程。

示例 1 - 确定颜色代码为黄色、紫色、橙色、白色和红色的电​​容器的值。

解决方案- 黄色的值为 4，紫色为 7，橙色为 3，代表乘数。白色为±10，这是公差值。红色代表电压。但要知道额定电压，我们有另一个表，必须从该表中知道该电容器所属的特定频带。

因此电容值为 47nF，10% 250v（V 频段电压）

下表显示了如何根据电容器所属的频段确定电压。

借助此表，可以根据给定的颜色了解每个电容器组的额定电压。额定电压的类型也表明电容器的类型。例如，J型是浸入钽电容器，K型是云母电容器，L型是聚苯乙烯电容器，M型是电解4带电容器，N型是电解3带电容器。如今，颜色编码已被前面提到的简单的电容器值印刷所取代。

容抗

这是一个重要的术语。容抗是电容器对交流电流（或简称交流电流）提供的阻力。电容器抵抗电流的变化，因此它表现出一些抵抗力，可以称为电抗，因为输入电流的频率也应该与其提供的电阻一起考虑。

符号：_XC

在纯电容电路中，电流I _C超前施加电压 90°

电容器的温度系数

在指定温度范围内，电容器电容的最大变化可以通过电容器的温度系数得知。它指出，当温度超过某一点时，电容器的电容量可能发生的变化被理解为电容器的温度系数。

所有电容器通常在 25°C 的参考温度下制造。因此，对于高于和低于该值的温度值，要考虑电容器的温度系数。