什么是电容器，它是如何工作的？

什么是电容器，它是如何工作的？ – 物理和应用

在本教程中，我们将了解什么是电容器，它是如何工作的，并查看一些基本的应用示例。您可以观看以下视频或阅读下面的书面教程。

概览

几乎没有电路上没有电容器，而与电阻和电感一起，它们是我们在电子产品中使用的基本无源元件。

电容器是一种能够以电荷形式储存能量的装置。与相同尺寸的电池相比，电容器可以存储的能量要少得多，大约小 10000 倍，但对于如此多的电路设计来说已经足够有用了。

电容器由两块金属板构成，由称为电介质的绝缘材料隔开。这些板是导电的，它们通常由铝、钽或其他金属制成，而电介质可以由任何绝缘材料制成，例如纸、玻璃、陶瓷或任何阻碍电流流动的材料。

电容器的电容（以法拉为单位）与两个极板的表面积以及电介质的介电常数 ε 成正比，而极板之间的距离越小，电容越大。话虽如此，现在让我们来看看电容器的工作原理。

首先，我们可以注意到，金属通常具有相同数量的带正电和带负电的粒子，这意味着它是电中性的。

如果我们将电源或电池连接到电容器的金属板上，电流将尝试流动，或者来自连接到电池正极引线的板上的电子将开始移动到连接到负极引线的板上电池。但是，由于极板之间的电介质，电子将无法通过电容器，因此它们会开始在极板上积累。

在极板上积累了一定数量的电子后，由于已经存在的电子相互排斥，电池将没有足够的能量推动任何新的电子进入极板。

此时，电容器实际上已充满电。第一个板产生了净负电荷，第二个板产生了相等的净正电荷，在它们之间产生了一个电场，它们之间具有吸引力，从而保持电容器的电荷。

让我们看看电介质如何增加电容器的电容。电介质包含极性分子，这意味着它们可以根据两个板上的电荷改变它们的方向。因此，分子与电场对齐，从而使更多的电子被吸引到负极板，同时将更多的电子排斥出正极板。

所以，一旦它充满电，如果我们把电池取出，它会长时间保持电荷，起到储能的作用。

现在，如果我们通过负载缩短电容器的两端，电流将开始流过负载。从第一块板积聚的电子将开始向第二块板移动，直到两块板再次变为电中性。

以上就是电容的基本工作原理，下面我们来看一些应用实例。

去耦电容或旁路电容就是一个典型的例子。它们通常与集成电路一起使用，放置在电源和IC的地之间。

他们的工作是过滤电源中的任何噪声，例如当电源在很短的时间内降低其电压或当电路的一部分切换导致电源波动时发生的电压纹波。在发生电压降的那一刻，电容会暂时充当电源，绕过主电源。

另一个典型的应用示例是直流适配器中使用的电容器。为了将交流电压转换为直流电压，通常使用二极管整流器，但如果没有电容器的帮助，它将无法完成这项工作。

整流器的输出是波形。因此，当整流器的输出升高电容器充电时，当整流器的输出下降时，电容器放电，从而使直流输出平滑。

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信号滤波是电容器的另一个应用示例。由于其特定的响应时间，它们能够阻止低频信号，同时允许较高频率通过。

这在无线电接收器中用于调出不需要的频率，并用于扬声器内部的分频电路中，用于分离低音扬声器的低频和高音扬声器的高频。

电容器的另一个相当明显的用途是用于能量存储和供应。虽然与相同尺寸的电池相比，它们可以存储的能量要低得多，但它们的寿命要长得多，并且能够更快地提供能量，这使得它们更适合需要高功率爆发的应用。

这就是本教程的全部内容，欢迎在下面的评论部分提出任何问题。