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电容相关知识简述

发布时间:2013-09-25 09:06  文章来源:未知  作者:木森电器  人气:
      电容,英文名称capacitance [of an ideal capacitor]。电容的定义是电流除以电压对时间的导数之商。电容或称电容量,是表征电容器容纳电荷本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量,叫做电容器的电容。电容器从物理学上讲,它是一种静态电荷存储介质。就像一只水桶一样,你可以把电荷充存进去,在没有放电回路的情况下,刨除介质漏电自放电效应/电解电容比较明显,可能电荷会永久存在,这是它的特征。它的用途较广,它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。主要用于电源滤波、信号滤波、信号耦合、谐振、隔直流等电路中。
      一、电容的符号

      电容的符号是C。C=εS/d=εS/4πkd(真空)=Q/U 。在国际单位制里,电容的单位是法拉,简称法,符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等。单位换算关系是:
      1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)  
      1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)
      二、电容的相关公式
      一个电容器,如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏,这个电容器的电容就是1法,即:C=Q/U 但电容的大小不是由Q(带电量)或U(电压)决定的,即:C=εS/4πkd 。其中,ε是一个常数,S为电容极板的正对面积,d为电容极板的距离, k则是静电力常量。常见的平行板电容器,电容为C=εS/d.(ε为极板间介质的介电常数,S为极板面积,d为极板间的距离)。
      电容器的电势能计算公式:E=CU^2/2=QU/2
      多电容器并联计算公式:C=C1+C2+C3+…+Cn
      多电容器串联计算公式:1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn
      三电容器串联 C=(C1*C2*C3)/(C1*C2+C2*C3+C1*C3)
      三、电容的应用
      很多电子产品中,电容器都是必不可少的电子元器件,它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。由于电容器的类型和结构种类比较多,因此,使用者不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性,而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点、机械或环境的限制条件等。下文介绍电容器的主要参数及应用,可供读者选择电容器种类时用。
      1、标称电容量(CR):电容器产品标出的电容量值。 云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在5000pF以下);纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容量居中(大约在0005μF10μF);通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。
      2、类别温度范围:电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围,该范围取决于它相应类别的温度极限值,如上限类别温度、下限类别温度、额定温度(可以连续施加额定电压的最高环境温度)等。
      3、额定电压(UR):在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高压场合时,必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的,它除了可以产生损坏设备的寄生信号外,还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下,电晕特别容易发生。对于所有的电容器,在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不的超过直流电压额定值。
      4、损耗角正切(tanδ):在规定频率的正弦电压下,电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。这里需要解释一下,在实际应用中,电容器并不是一个纯电容,其内部还有等效电阻,Rs是电容器的串联等效电阻,Rp是介质的绝缘电阻,Ro是介质的吸收等效电阻。对于电子设备来说,要求Rs愈小愈好,也就是说要求损耗功率小,其与电容的功率的夹角δ要小。这个关系用下式来表达: tanδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs 因此,在应用当中应注意选择这个参数,避免自身发热过大,以减少设备的失效性。
      5、电容器的温度特性:通常是以20℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。
      6、电容器是最简单的电池,而且有充电快,容量大,等优点。
      四、电容的分类
      电容器包括固定电容器和可变电容器两大类,其中固定电容器又可根据所使用的介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等;可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构。以下列出了常见电容器的字母符号。
      1、聚酯(涤纶)电容(CL)
      电容量:40p--4μ  
      额定电压:63--630V  
      主要特点:小体积,大容量,耐热耐湿,稳定性差   
      应用:对稳定性和损耗要求不高的低频电路   
      2、聚苯乙烯电容(CB)   
      电容量:10p--1μ   
      额定电压:100V--30KV   
      主要特点:稳定,低损耗,体积较大   
      应用:对稳定性和损耗要求较高的电路   
      3、聚丙烯电容(CBB)   
      电容量:1000p--10μ   
      额定电压:63--2000V   
      主要特点:性能与聚苯相似但体积小,稳定性略差   
      应用:代替大部分聚苯或云母电容,用于要求较高的电路   
      4、云母电容(CY)   
      电容量:10p--0.1μ   
      额定电压:100V--7kV   
      主要特点:高稳定性,高可靠性,温度系数小   
      应用:高频振荡,脉冲等要求较高的电路    
      5、高频瓷介电容(CC)   
      电容量:1--6800p   
      额定电压:63--500V   
      主要特点:高频损耗小,稳定性好   
      应用:高频电路   
      6、低频瓷介电容(CT)   
      电容量:10p--4.7μ   
      额定电压:50V--100V   
      主要特点:体积小,价廉,损耗大,稳定性差   
      应用:要求不高的低频电路   
      7、玻璃釉电容(CI)   
      电容量:10p--0.1μ   
      额定电压:63--400V   
      主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温(200度)   
      应用:脉冲、耦合、旁路等电路    
      8、铝电解电容 (CD)   
      电容量:0.47--10000μ   
      额定电压:6.3--450V   
      主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电大   
      应用:电源滤波,低频耦合,去耦,旁路等    
      9、钽电解电容(CA)   
      电容量:0.1--1000μ   
      额定电压:6.3--125V   
      主要特点:损耗、漏电小于铝电解电容   
      应用:在要求高的电路中代替铝电解电容   
      10、空气介质可变电容器   
      可变电容量:100--1500p   
      主要特点:损耗小,效率高;可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等   
      应用:电子仪器,广播电视设备等   
      11、薄膜介质可变电容器   
      可变电容量:15--550p   
      主要特点:体积小,重量轻;损耗比空气介质的大   
      应用:通讯,广播接收机等   
      12、薄膜介质微调电容器    
      可变电容量:1--29p   
      主要特点:损耗较大,体积小   
      应用:收录机,电子仪器等电路作电路补偿   
      13、陶瓷介质微调电容器     
      可变电容量:0.3--22p   
      主要特点:损耗较小,体积较小   
      应用:精密调谐的高频振荡回路   
      14、独石电容   
      容量范围:0.5PF--1ΜF   
      耐压:二倍额定电压。   
      应用:广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。 独石电容的特点是电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定,耐高温耐湿性好等。
      五、电容的命名方法
      国产电容器的型号一般由四部分组成(不适用于压敏、可变、真空电容器)。依次分别代表名称、材料、分类和序号。
      第一部分:名称,用字母表示,电容器用C。
      第二部分:材料,用字母表示。
      第三部分:分类,一般用数字表示,个别用字母表示。
      第四部分:序号,用数字表示。   
      用字母表示产品的材料:A-钽电解、B-聚苯乙烯等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介。
      1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。   
      电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。   
      容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。   
      2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(μF)/mju:/、纳法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=1000毫法(mF),1毫法=1000微法(μF),1微法=1000纳法(nF),1纳法=1000皮法(pF)   
      容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 μF/16V   
      容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示   
      字母表示法:1mF=1000 μF 1P2=1.2PF 1n=1000PF   
      数字表示法:三位数字的表示法也称电容量的数码表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数宇,第三位数宇表示有效数字后面零的个数,它们的单位都是pF。   
      如:102表示标称容量为1000pF。221表示标称容量为220pF。224表示标称容量为22x10(4)pF。   
      在这种表示法中有一个特殊情况,就是当第三位数字用"9"表示时,是用有效数宇乘上10的-1次方来表示容量大小。   
      如:229表示标称容量为22x(10-1)pF=2.2pF。   
      允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%   
      如:一瓷片电容为104J表示容量为0.1 μF、误差为±5%。   
      3、使用寿命:电容器的使用寿命随温度的增加而减小。主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。   
      4、绝缘电阻:由于温升引起电子活动增加,因此温度升高将使绝缘电阻降低。   
 

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