电容器为何优于电感器:损耗更低、体积更小、隔离更优
像电感器一样,理想电容器是纯无功元件,无电阻性、耗散功率的成分。然而实践中,电容器往往比电感器纯净得多,因为其内部串联电阻可设计得极低。
因此,真实电容器的阻抗相位角比等效电感器更接近 –90°,导致功率损耗显著降低。
电容器也比同类电感器更小更轻。其电场主要局限在极板间,而电感器产生的磁场延伸至铁芯之外,使电容器不易与相邻电路耦合电磁噪声。
这些优势使电容器在任一元件类型均可行时成为设计师首选。
当电容器表现出明显电阻效应时,称为有损。主要损耗源是介质材料而非导体,因导体路径极短。介质对变化电场反应产生热量——此损耗在电路中表现为有效电阻。
此加热效应在高频下更显著,甚至可用于介质加热工艺,如在两金属板间施加高频交流固化塑料薄膜。
为最小化介质损耗,工程师选择损耗特性更低的材料。下表为常见介质从低损耗到高损耗的相对排序:
介质损耗
| 材料 | 损耗 |
|---|---|
| 真空 | 低 |
| 空气 | – |
| 聚苯乙烯 | – |
| 云母 | – |
| 玻璃 | – |
| 低K陶瓷 | – |
| 塑料薄膜 (Mylar) | – |
| 纸 | – |
| 高K陶瓷 | – |
| 氧化铝 | – |
| 五氧化钽 | 高 |
介质损耗表现为理想电容旁的串联电阻和并联电阻:

真实电容表现出串联和并联电阻。
庆幸的是,这些杂散电阻通常不大——低串联电阻和高并联电阻——影响远小于大多数电感器的杂散电阻。
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