電容器工作原理

引言

傻瓜相機(jī)的閃光燈電容器

從某種意義上說，電容器有點(diǎn)像電池。盡管兩者的工作方式截然不同，但它們都能存儲電能。如果您已經(jīng)閱讀過電池工作原理，那么您應(yīng)該知道，電池有兩個電極。在電池內(nèi)部，化學(xué)反應(yīng)使一個電極產(chǎn)生電子，另一個電極吸收電子。

電容器則要簡單得多，并且它不能產(chǎn)生電子——它只是存儲電子。在本文中，您將了解什么是電容器以及電容器在電子領(lǐng)域的應(yīng)用。

電容器基礎(chǔ)知識

像電池一樣，電容器也具有兩個電極。在電容器內(nèi)部，這兩個電極分別連接到被電介質(zhì)隔開的兩塊金屬板上。電介質(zhì)可以是空氣、紙張、塑料或其他任何不導(dǎo)電并能防止這兩個金屬極相互接觸的物質(zhì)。利用兩片鋁箔和一張紙，您就可以輕松地制作一個電容器。盡管您制作的電容器在存儲容量方面不是很理想電容器原理，然而它確實(shí)能夠工作。

電子電路中的電容器如圖所示：

下面讓我們看看在將電容器和電池連接在一起時會發(fā)生什么：

充電完成后，電容器與電池具有相同的電壓（如果電池電壓是1.5伏特，則電容器電壓也是1.5伏特）。小電容器容量較低，但大電容器可以容納大量電荷。 比如，一個蘇打罐大小的電容器可以容納足夠的電荷，能夠?qū)⒁粋€手電筒燈泡點(diǎn)亮幾分鐘。當(dāng)您看到天空中的閃電時，您看到的是一個巨大的電容器，其中一極是天空的烏云，另一極是大地，而閃電正是烏云和大地這兩個“極”之間的電荷釋放現(xiàn)象。顯然，如此龐大的電容器可以保存大量的電荷！

下面，讓我們假設(shè)您按如下方式將電容器連接到電路中：

您有一節(jié)電池、一個燈泡和一個電容器。 如果電容器非常大，那么您會看到，在連上電池后，電流從電池流向電容器以便給其充電，此時燈泡將被點(diǎn)亮。燈泡會逐漸變暗，最后，一旦電容器達(dá)到其電容量，燈泡將立即熄滅。隨后，您可以取下電池，并用一段導(dǎo)線來取代它。電流將從電容器的一極流向另一極。此時，燈泡將重放光明，然而好景不長，很快燈泡又逐漸黯淡下來。最后，電容器放電完畢（電容器兩極上的電子數(shù)相等），燈泡又熄滅了。

跟水塔有點(diǎn)類似電容器的作用可以用一個與水管連接的水塔來形象地描述。水塔可用來“存儲”水壓——當(dāng)供水系統(tǒng)的水泵供應(yīng)的水量超過城鎮(zhèn)所需水量時，多余的水將被存儲到水塔中。然后，當(dāng)水的需求量較高時，多余的水將從水塔中流出以維持水壓。電容器以同樣的方式存儲電子，并且以后可以再將電子釋放出來

電容量單位——法

電容量的單位是法。容量為1法的電容器可以在1伏特的電壓下存儲1庫侖的電量。1庫侖為6.25e18（6.25*10^18，即 625 億億）個電子。1安培表示每秒鐘流過1庫侖電子的電子流動速率，因此，容量為1法的電容器可以在1伏特的電壓下存儲數(shù)量為1安培-秒的電子。

1法的電容器通常相當(dāng)大。根據(jù)電容器的電壓承受能力的不同，它可能會有金槍魚罐頭瓶或1公升的蘇打水瓶那么大。因此，您見到的電容器通常以微法（百萬分之一法）為單位來度量。

要理解1法到底有多大，不妨這樣推算一下：

如果1法電容量需要用金槍魚罐頭瓶大小的電容器來存儲，那么，一節(jié)AA電池的體積跟存儲10,080法的電容器的體積相比，簡直就是小巫見大巫了！顯然電容器原理，除非電容器耐壓能力很高，否則用電容器來存儲大量能量是不切實(shí)際的。

電容器的應(yīng)用

電容器與電池之間的不同之處在于：電容器可以瞬時釋放它的全部電量，而電池則需要花費(fèi)數(shù)分鐘才能完全釋放其電量。這正是照相機(jī)上的電子閃光燈使用電容器的原因：電池在幾秒鐘內(nèi)為閃光燈的電容器充滿電，然后電容器幾乎在瞬間將自身所存全部電量釋放到閃光管中。這會使已充電并且容量很大的電容器極其危險，因此，閃光燈和電視機(jī)上都有警示信息，提醒人們不要隨意打開它們。它們都含有可能對人體造成致命傷害的大容量電容器。

電容器在電子電路中有幾種用途：

電容器的一個比較重要的用途是與電感器一起使用，構(gòu)成振蕩器。有關(guān)詳細(xì)信息，請參見振蕩器工作原理。

文章由啟和科技編輯