电容器定义

在电场中储存静电能的电子元件称为电容器。它看起来像电池，但其工作方式不同于电池将化学能转化为机械能。电容器以电荷的形式储存能量。这种电气设备有两个端子，称为导体。电荷之间的距离会减小它们之间的力，而电荷值会增加力。绝缘材料，称为电介质，用于在这些导体之间创建距离。电容器储存电荷的能力称为其电容。当电容器相对于电压承载的电荷超过其势能或电容时，就会出现这种情况。电容器的这个时期称为电容器的充电时间。

电容器的工作原理

1. 考虑两个平行放置的极板，中间有电介质以创造距离。
2. 将直流电压源连接到整个电容器。将一个极板连接到正极（假设为极板 1），另一个极板连接到负极（假设为极板 2）。
3. 将电池的容量传递给整个电容器，这将使极板 1 变为正，极板 2 变为负。
4. 通过的电流从正极流向负极。当它们之间存在绝缘材料时，电流不会流动。
5. 正端，即极板 1，积累正电荷，负端，即极板 2，在电容器两端积累负电荷。
6. 现在取下电池，我们将看到电容器仍然在其负端或正端分别带有负电荷和正电荷，作为电能的来源。

确定电容器的值

极板上的电荷（Q+ 或 Q-）会在极板之间产生电场。此外，电势差和电场与它们成正比。电容器也被称为电荷变化与电势变化之比。电容器的电容取决于其用途。它可以是固定和可变的。电容取决于电容器的形状和尺寸以及极板（正负极板）之间的绝缘体。

电容器如何储存能量？

当电容器中平行放置相反的电荷时，通过让它们在电路中相互流动来使用电荷。

U = ( CV )( CV ) / 2

电容器就像可充电电池。电容器和电池的工作方式存在一些差异，因此它们彼此不同。电容器不像电池那样从化学反应中获得能量。

电容器和电池的区别

电容器和电池的目的是相同的，但仍然存在一些显著的差异，如下所示：

• 电容器中的势能储存在电场中，而电池中的势能储存在化学能中，然后转化为机械能。
• 电池是电路的活性元件，而电容器是被动元件。
• 与电池相比，电容器的能量密度较低。
• 由于电容器直接在其导电极板上储存能量，因此充放电速率更快。但在电池中，能量以化学能的形式储存，然后转化为机械能，因此充放电速率相对较慢。
• 与电容器相比，电池的续航时间更长。
• 电容器通常比电池贵。
• 电容器的电压会随着持续使用而降低，但电池的电压保持不变。
• 电容器由一层薄金属片和一些绝缘材料组成，而电池由金属和化学物质组成。

电容的标准单位

法拉是电容的标准单位，但对于实际情况来说相对较大。因此，微法和皮法是法拉的子单位，用作测量单位。

• 1 毫法 = 10^-3 F
• 1 微法 = 10^-6 F
• 1 纳法 = 10^-9 F
• 1 皮法 = 10^-12 F

不同类型的电容器

电容器有不同的形状和尺寸。最常见的电容器是陶瓷电容器、超级电容器和电解电容器。

陶瓷电容器 - 这些电容器携带的电荷相对较少，漏电流也较少。它们也是最便宜的电容器。这些电容器很容易辨认，它们是红色或黄色的小灯泡。

电解电容器 - 这些电容器看起来像电路板上的小锡罐。然而，它们的尺寸很小，但能携带大量电荷，并且与陶瓷电容器相比，漏电流非常容易且快速。这些电容器在以特定方向接线时才能发挥作用。电容器上的正极引脚称为阳极，负极引脚称为阴极。正极侧，即阳极，连接到电压较高的一侧。由于它们很容易放电，因此它们不被认为是储存能量的最佳选择。

超级电容器 - 这些用于储存大量的能量。它们可以承受更高的电压。这些电容器可以轻松释放所有电荷。

如何选择最好的电容器？

选择电容器时，请牢记以下属性：

1. 尺寸 - 尺寸不仅指其物理尺寸，还指其储存电荷的潜力，即其电容。因此，根据您需要的电容选择电容器。
2. 最大电压 - 每个电容器都有其能承受最大电压的限制。因此，您必须根据其最大电压选择电容器。如前所述，不同的电容器有不同的电压；电容器的电压可以从 1.5 V 到 100 V 不等。
3. 容差 - 像电阻器一样，电容器也有可变的容差，其范围从标称值的 -1% 到 -20% 或 1% 到 20%。
4. 等效串联电阻 - 有时，电容器的端子可能带有非常小的电阻，当需要关注散热时，这有时会成为一个问题。因此，在选择电容器时需要考虑此因素。
5. 漏电流 - 如前所述，这是电荷放电的性质；与电池不同，这是一个重要的变量，需要牢记其漏电的程度或数量。