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圖解電容原理,電容的工作原理_電容的作用是什麽_電容的用途有哪幾種

作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2018-12-06

  電容(Capacitance)亦稱作“電容量”,是指在給定電位差下的電荷儲(chu) 藏量,記為(wei) C,國際單位是法拉(F)。一般來說,電荷在電場中會(hui) 受力而移動,當導體(ti) 之間有了介質,則阻礙了電荷移動而使得電荷累積在導體(ti) 上,造成電荷的累積儲(chu) 存,儲(chu) 存的電荷量則稱為(wei) 電容。電容是指容納電場的能力。

  任何靜電場都是由許多個(ge) 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(wei) :孤立導體(ti) 與(yu) 無窮遠處構成電容,導體(ti) 接地等效於(yu) 接到無窮遠處,並與(yu) 大地連接成整體(ti) 。

  電容(或稱電容量)是表現電容器容納電荷本領的物理量。電容從(cong) 物理學上講,它是一種靜態電荷存儲(chu) 介質,可能電荷會(hui) 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。主要用於(yu) 電源濾波、信號濾波、信號耦合、諧振、濾波、補償(chang) 、充放電、儲(chu) 能、隔直流等電路中。

  電容的工作原理

  電路能導電是因為(wei) 導體(ti) 中的電子在電源的作用下定向移動,形成電流而“導電”。在這裏,電源相當於(yu) 一個(ge) “抽水機”,將正極附近的電子抽到負極。正極的電子少了,離正極更遠處的電子就流過來,負極多了,就流向離負極更遠的地方。這樣一直循環,電子就相當於(yu) 從(cong) 負極出發,繞電路一圈,回到正極,經過電源,再從(cong) 負極出發,形成了定向移動,也就形成了持續電流。若斷路了,這個(ge) 電流就不能持續下去了,也就是我們(men) 通常所說的沒有電流。

  好,來看給電容充電的電路。電源還是像抽水機一樣在工作,電子就從(cong) 負極一直跑(這裏我不知道為(wei) 什麽(me) 電子會(hui) 往負極板跑。),跑到電容器下麵那個(ge) 極板,斷了沒路了,就聚集在那裏。這多電子那裏來?從(cong) 正極。正極的呢?從(cong) 正極附近。附近的呢?從(cong) 更遠處……最遠就是電容器的上麵的極板。電子跑了,隻剩帶正電的粒子,那上級板就帶正電,下級板有太多電子了,就帶負電。

  由於(yu) 電容的兩(liang) 個(ge) 極板帶有同量的異種電荷所以會(hui) 產(chan) 生同電源相反的電壓,不斷的抵消電源送來的電壓。直到電容的電壓等於(yu) 電源的電壓,則充電停止,電路相當於(yu) 斷開。

  關(guan) 於(yu) 為(wei) 什麽(me) 電子會(hui) 往負極跑的原因

  電容的工作原理_電容的作用是什麽(me)

  如果電源是正弦交流的話,輸出如下的波形。這裏Z=R+1/jwc,得出的,以前去我一直想不明白,認為(wei) “開始時,電源電壓不斷在增大,電容充電,直到Uc=Um後,電源電壓開始減小,使得Uc》U電源電壓然後電容開始放電,方向和電源電壓相反。”波形如圖二,其實電源電壓和電流時有相位差的,所以在電源電壓下降的半周,電流I可以是付的,和濾波電路沒衝(chong) 突的地方。

  電容的工作原理_電容的作用是什麽(me)

  電容的工作原理_電容的作用是什麽(me)

  (加了二極管相當於(yu) 濾波電路)如果通的是正弦交流電的話,(假設電容的容量足夠大,放點時間長),開始的時候電源給電容充電,U達到最大Um,然後下降,於(yu) 是U開始小於(yu) Uc,然後開始電容給負載供電

  電容的作用是什麽

  電容的作用——濾波

  濾波是電容的作用中很重要的一部分。幾乎所有的電源電路中都會(hui) 用到。從(cong) 理論上(即假設電容為(wei) 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1uF的電容大多為(wei) 電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高後反而阻抗會(hui) 增大。有時會(hui) 看到有一個(ge) 電容量較大電解電容並聯了一個(ge) 小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過,電容越小高頻越容易通過。具體(ti) 用在濾波中,大容量電容濾低頻,小容量電容濾去高頻。

  亦有網友將濾波電容 比作“水塘”。由於(yu) 電容的兩(liang) 端電壓不會(hui) 突變,形象的說電容像個(ge) 水塘,因為(wei) 水塘裏的水不會(hui) 因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。 它把電壓的變化轉作為(wei) 電流的變化,從(cong) 而緩衝(chong) 了輸出電壓。濾波就是充電,放電的過程。起到穩定輸出電壓的作用。

  電容的作用——儲(chu) 能

  說到儲(chu) 能第一個(ge) 想到的就是電池了,但電容收集的是電荷屬於(yu) 物理反應,電池屬於(yu) 分解化學反應,常見的電容儲(chu) 能有充磁機,電容電焊機等通過高電壓大電流的場合,在使用電容儲(chu) 能時一般用大電容或者若幹的小電容並聯組成的電容組。具體(ti) 容量和耐壓由應根據需求選擇。

  電容的作用——耦合

  電容的耦合又稱“電場耦合” 耦合是指信號由第一級向第二級傳(chuan) 遞的過程,一般不加注明時往往是指交流耦合。

  從(cong) 電路來說,總是可以區分為(wei) 驅動電源和被驅動的負載。如果負載電容比較大,驅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,這樣驅動的電流就會(hui) 吸收很大的電源電流,由於(yu) 電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(hui) 產(chan) 生反彈),這種電流相對於(yu) 正常情況來說實際上就是一種噪聲,會(hui) 影響前級的正常工作。這就是耦合。

  電容的作用——諧振

  利用電容和其他無源元件所產(chan) 生的電壓與(yu) 電流之間的變化,實際是利用了電容充放電的特性。一般有電容的並聯諧振和串聯諧振,亦可以通過諧振電容的串並聯組合成陷波器等工程應用的濾波器。

  電容器的作用——時間常數

  時間常數是指:表示過渡反應的時間過程的常數。指該物理量從(cong) 最大值衰減到最大值的1/e所需要的時間。在電容中的時間常數常見的是RC電路中,當輸入信號電壓加在輸入端時,電容(C)上的電壓逐漸上升。而其充電電流則隨著電壓的上升而減小。電流通過電阻(R)、電容(C)的特性通過下麵的公式描述:

  i = (V/R)e-(t/CR)

  電容的用途有哪幾種

  電容的用途非常多,主要有如下幾種:

  1、隔直流:作用是阻止直流通過而讓交流通過。

  2、旁路(去耦):為(wei) 交流電路中某些並聯的元件提供低阻抗通路。在電子電路中,去耦電容和旁路電容都是起到抗幹擾的作用,電容所處的位置不同,稱呼就不一樣了。對於(yu) 同一個(ge) 電路來說,旁路(bypass)電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為(wei) 濾除對象,把前級攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling)電容也稱退耦電容,是把輸出信號的幹擾作為(wei) 濾除對象。我們(men) 經常可以看到,在電源和地之間連接著去耦電容,它有三個(ge) 方麵的作用:一是作為(wei) 本集成電路的蓄能電容;二是濾除該器件產(chan) 生的高頻噪聲,切斷其通過供電回路進行傳(chuan) 播的通路;三是防止電源攜帶的噪聲對電路構成幹擾。

  電容的工作原理_電容的作用是什麽(me)

  3、耦合:作為(wei) 兩(liang) 個(ge) 電路之間的連接,允許交流信號通過並傳(chuan) 輸到下一級電路。

  4、濾波:在電源電路中,整流電路將交流變成脈動的直流,而在整流電路之後接入一個(ge) 較大容量的電解電容,利用其充放電特性,使整流後的脈動直流電壓變成相對比較穩定的直流電壓。在實際中,為(wei) 了防止電路各部分供電電壓因負載變化而產(chan) 生變化,所以在電源的輸出端及負載的電源輸入端一般接有數十至數百微法的電解電容.由於(yu) 大容量的電解電容一般具有一定的電感,對高頻及脈衝(chong) 幹擾信號不能有效地濾除,故在其兩(liang) 端並聯了一隻容量為(wei) 0.001--0.lpF的電容,以濾除高頻及脈衝(chong) 幹擾。

  5、溫度補償(chang) :針對其它元件對溫度的適應性不夠帶來的影響而進行補償(chang) ,改善電路的穩定性。

  6、計時:電容器與(yu) 電阻器配合使用,確定電路的時間常數。

  7、調諧:對與(yu) 頻率相關(guan) 的電路進行係統調諧,比如手機、收音機、電視機。

  8、整流:在預定的時間開或者關(guan) 半閉導體(ti) 開關(guan) 元件。

  9、儲(chu) 能:儲(chu) 存電能,用於(yu) 必要的時候釋放。例如相機閃光燈,加熱設備等等。(如今某些電容的儲(chu) 能水平已經接近鋰電池的水準,一個(ge) 電容儲(chu) 存的電能可以供一個(ge) 手機使用一天)

Tags:電容原理,電容,工作原理,Capacitance  
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