电容器是一种储能元器件,在电子设备中应用十分广泛,能起到平滑滤波、退耦、调谐回路、能量转换等作用。
电容器简称电容,是基本电子元器件之一。任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体都可看成一个电容器。
电容器的结构就像三明治一样,如图3-1所示,两个导体称为电容器的极板,中间的绝缘材料称为电容器的介质。常见的介质有纸塑料、云母、玻璃、空气等。如图3-2所示的是纸介电容器,它是在两块锡箔之间插人纸介质,然后卷成圆柱形制成的。电容器广泛应用于电子设备中,如音响、计算机、电视机、手机等,如图3-3 所示为电子线路板中的电容器。
电容器在电路图中的图形符号如图3-4所示。
图3-1 电容器的结构 图3-2 纸介电容器
图3-3 电子线路板中的电容器 图3-4电容器的图形符号
顾名思义,电容器就是一种用来储存电荷和电能的“容器”。就像杯子盛水受杯子本身的容量限制一样,电容器储存电荷多少也不是无限制的,由其容量来决定,用符号C表示。电容器的电容量简称电容,电容的国际单位是法拉,用符号F表示。但是在实际使用中,一般电容器的电容都比较小,因而常用较小的单位,如μF(微法)和pF(皮法)。它们之间的关系为
1F=106μF=1012pF
对于确定的电容器,其电容等于单位电压作用下储存的电荷量。
(3-1)
式中,Q—极板储存的电荷量,单位是C(库);
U—两极板间的电压,单位是V(伏);
C—电容器的电容,单位是F(法)。
根据生活经验,如果用不同的杯子盛水,杯子的容积与它实际装多少升的水是无关的。同样的道理,电容是电容器的固有属性,反映了其储存电荷能力的大小,与该电容器是否带电、带电多少、极板间电压的高低等因素无关。以两个极板相互平行的平行板电容器为例,它的电容与两极板的正对面积、 极板间距和介质的种类有关,如图3-5所示。
图3-5平行板电容器
平行板电容器的电容可按下式计算
(3-2)
式中,C—电容,单位是F(法);
S—两极板的正对面积,单位是m2(平方米);
d—极板间的距离,单位是m(米);
ε一介质的介电常数,单位是F/m(法/米)。
介电常数又叫介质常数,是表征介质或绝缘材料绝缘能力的一个重要数据,用ε表示。介电常数愈小绝缘性愈好,真空中的介电常数ε0≈8.86X10- 12F/m。其他介质的介电常数ε与ε0之比,称为该介质的相对介电常数,用εr表示。空气的相对介电常数约为1,石蜡、油、云母相对介电常数εr较大,将其作为电容器的电解质可显著增大电容,而且能做成很小的极板间隔,因而应用较广。通常是把纸浸人石蜡或油中使用。
实际上,任何两个导体之间都存在着电容,称为分布电容。输电线之间、输人线与大地之间存在电容;电子元器件的引脚之间、导线与仪器的金属外壳之间都存在电容,只是由于它们两“极板”之间距离较大,而且空气的介电常数ε又很小,所以这个电容很小,一般可以忽略不计。
知识点词条:电容器的基本认识