一文讀懂：電容器的基礎(chǔ)知識(shí)

電容器“隔直通交”性質(zhì)說明

?隔直

在圖3（a）所示電路中，電容器與直流電源連接，當(dāng)開關(guān)S閉合后，直流電源開始對(duì)電容器充電，充電途徑是：電源正極→開關(guān)S→電容器的上極板獲得大量正電荷→通過電荷的排斥作用（電場(chǎng)作用），下極板上的大量正電荷被排斥流出形成電流→燈泡→電源的負(fù)極，有電流流過燈泡，燈泡亮。隨著電源對(duì)電容器不斷充電，電容器兩端電荷越來越多，兩端電壓越來越高，當(dāng)電容器兩端電壓與電源電壓相等時(shí)，電源不能再對(duì)電容器充電，無電流流到電容器上極板，下極板也就無電流流出，無電流流過燈泡，燈泡熄滅。

以上過程說明：在剛開始時(shí)直流可以對(duì)電容器充電而通過電容器，該過程持續(xù)時(shí)間很短，充電結(jié)束后，直流就無法通過電容器，這就是電容器的“隔直”性質(zhì)。

?通交

在圖3（b）所示電路中，電容器與交流電源連接，交流電的極性是經(jīng)常變化的，故圖3-3（b）中的交流電源的極性也是經(jīng)常變化的，一段時(shí)間極性是上正下負(fù)，下一段時(shí)間極性變?yōu)橄抡县?fù)。開關(guān)S閉合后，當(dāng)交流電源的極性是上正下負(fù)時(shí)，交流電源從上端輸出電流，該電流對(duì)電容器充電，充電途徑是：交流電源上端→開關(guān)S→電容器→燈泡→交流電源下端，有電流流過燈泡，燈泡發(fā)光，同時(shí)交流電源對(duì)電容器充得上正下負(fù)的電荷；當(dāng)交流電源的極性變?yōu)樯县?fù)下正時(shí)，交流電源從下端輸出電流，它經(jīng)過燈泡對(duì)電容反充電，電流途徑是：交流電源下端→燈泡→電容器→開關(guān)S→交流電源上端，有電流流過燈泡，燈泡發(fā)光，同時(shí)電流對(duì)電容器反充得上負(fù)下正的電荷，這次充得的電荷極性與先前充得的電荷極性相反，它們相互中和抵消，電容器上的電荷消失。當(dāng)交流電源極性重新變?yōu)樯险仑?fù)時(shí)，又可以對(duì)電容器進(jìn)行充電，以后不斷重復(fù)上述過程。

從上面的分析可以看出，由于交流電源的極性不斷變化，使得電容器充電和反充電（中和抵消）交替進(jìn)行，從而始終有電流流過電容器，這就是電容器“通交”性質(zhì)。?

（3）電容器對(duì)交流有阻礙作用

電容器雖然能通過交流，但對(duì)交流也有一定的阻礙，這種阻礙稱之為容抗，用XC表示，容抗的單位是歐姆（Ω）。在圖4電路中，兩個(gè)電路中的交流電源電壓相等，燈泡也一樣，但由于電容器的容抗對(duì)交流阻礙作用，故圖（b）中的燈泡要暗一些。

圖4　容抗說明圖

電容器的容抗與交流信號(hào)頻率、電容器的容量有關(guān)，交流信號(hào)頻率越高，電容器對(duì)交流信號(hào)的容抗越小，電容器容量越大，它對(duì)交流信號(hào)的容抗越小。在圖4（b）電路中，若交流電頻率不變，當(dāng)電容器容量越大，燈泡越亮；或者電容器容量不變，交流電頻率越高燈泡越亮。這種關(guān)系可用下式表示：

式中，XC表示容抗，f 表示交流信號(hào)頻率，π為常數(shù)3.14。

在圖4（b）電路中，若交流電源的頻率f =50Hz，電容器的容量C=100µF，那么該電容器對(duì)交流電的容抗為：

04   極性

固定電容器可分為無極性電容器和有極性電容器。

（1）無極性電容器

無極性電容器的引腳無正、負(fù)極之分。無極性電容器的電路符號(hào)如圖5（a）所示，常見無極性電容器外形如圖5（b）所示。無極性電容器的容量小，但耐壓高。

圖5　無極性電容器

（2）有極性電容器

有極性電容器又稱電解電容器，引腳有正、負(fù)之分。有極性電容器的電路符號(hào)如圖6（a）所示，常見的有極性電容器外形如圖6（b）所示。有極性電容器的容量大，但耐壓較低。

圖6　有極性電容器

有極性電容器引腳有正負(fù)之分，在電路中不能亂接，若正負(fù)位置接錯(cuò)，輕則電容器不能正常工作，重則電容器炸裂。有極性電容器正確的連接方法是：電容器正極接電路中的高電位，負(fù)極接電路中的低電位。有極性電容器正確和錯(cuò)誤的接法分別如圖7所示。

圖7　有極性電容器在電路中的正確與錯(cuò)誤連接方式

（3）有極性電容器的極性判別

由于有極性電容器有正負(fù)之分，在電路中又不能亂接，所以在使用有極性電容器前需要判別出正、負(fù)極。有極性電容器的正、負(fù)極判別方法如下。

方法一：對(duì)于未使用過的新電容，可以根據(jù)引腳長短來判別。引腳長的為正極，引腳短的為負(fù)極，如圖8所示。

方法二：根據(jù)電容器上標(biāo)注的極性判別。電容器上標(biāo)“+”為正極，標(biāo)“–”為負(fù)極，如圖9所示。

圖8　引腳長的引腳為正極

圖9　標(biāo)“－”的引腳為負(fù)極

方法三：用萬用表判別。萬用表撥R×10k擋，測(cè)量電容器兩極之間阻值，正反各測(cè)一次，每次測(cè)量時(shí)表針都會(huì)先向右擺動(dòng)，然后慢慢往左返回，待表針穩(wěn)定不移動(dòng)后再觀察阻值大小，兩次測(cè)量會(huì)出現(xiàn)阻值一大一小，以阻值大的那次為準(zhǔn)，如圖10（b）所示，黑表筆接的為正極，紅表筆接的為負(fù)極。

圖10　用萬用表檢測(cè)電容器的極性

05 種類

固定電容器種類很多，按應(yīng)用材料可分為紙介電容器（CZ）、高頻瓷片電容（CC）、低頻瓷片電容（CT）、云母電容（CY）、聚苯乙烯薄膜電容（CB）、玻璃釉電容（CI）、漆膜電容（CQ）、玻璃膜電容（CO）、滌綸薄膜電容（CL）、云母紙電容（CV）、金屬化紙電容（CJ）、復(fù)合介質(zhì)電容（CH）、鋁電解電容（CD）、鉭電解電容（CA）、鈮電解電容（CN）、合金電解電容（CG）和其他材料電解電容（CE）等。

不同材料的電容器有不同的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)，一些常見種類的電容器結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)見表1。

表1　常見種類的電容器

06 串聯(lián)與并聯(lián)

在使用電容器時(shí)，如果無法找到合適容量或耐壓的電容器，可將多個(gè)電容器進(jìn)行并聯(lián)或串聯(lián)來得到需要的電容器。

（1）電容器的并聯(lián)

兩個(gè)或兩個(gè)以上電容器頭頭相連、尾尾相接稱為電容器并聯(lián)。電容器的并聯(lián)如圖11所示。

圖11　電容器的并聯(lián)

電容器的并聯(lián)說明

電容器并聯(lián)后的總?cè)萘吭龃?，總?cè)萘康扔谒胁⒙?lián)電容器的容量之和，以圖11（a）電路為例，并聯(lián)后總?cè)萘浚?/p>

電容器并聯(lián)后的總耐壓以耐壓最小的電容器的耐壓為準(zhǔn)，仍以圖11（a）電路為例，C1、C2、C3耐壓不同，其中C1的耐壓最小，故并聯(lián)后電容器的總耐壓以C1耐壓6.3V為準(zhǔn)，加在并聯(lián)電容器兩端的電壓不能超過6.3V。

根據(jù)上述原則，圖11（a）的電路可等效為圖11（b）所示電路。?

（2）電容器的串聯(lián)

兩個(gè)或兩個(gè)以上電容器在電路中頭尾相連就是電容器的串聯(lián)。電容器的串聯(lián)如圖12所示。

圖12　電容器的串聯(lián)