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電容器
容納電荷的器件
兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體，中間夾一層不導(dǎo)電的絕緣介質(zhì)，就構(gòu)成了電容器。當(dāng)電容器的兩個(gè)極板之間加上電壓時(shí)，電容器就會儲存電荷。電容器的電容量在數(shù)值上等于一個(gè)導(dǎo)電極板上的電荷量與兩個(gè)極板之間的電壓之比。電容器的電容量的基本單位是法拉(F)。在電路圖中通常用字母C表示電容元件。
電容器在調(diào)諧、旁路、耦合、濾波等電路中起著重要的作用。晶體管收音機(jī)、CD唱機(jī)、錄音機(jī)的調(diào)諧電路要用到它，彩色電視機(jī)的耦合電路、旁路電路等也要用到它。
隨著電子信息技術(shù)的日新月異，數(shù)碼電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來越快，以平板電視（LCD和PDP）、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品為主的消費(fèi)類電子產(chǎn)品產(chǎn)銷量持續(xù)增長，帶動了電容器產(chǎn)業(yè)增長。
基本信息
| 中文名 | 電容器 |
| 外文名 | capacitor |
| 類別 | 電子元件 |
| 功能 | 裝電的容器 |
| 運(yùn)用領(lǐng)域 | 容納電荷的器件 |
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簡介
主要參數(shù)
(1)標(biāo)稱電容量，為標(biāo)志在電容器上的電容量。但電容器實(shí)際電容量與
電容器既然是一種儲存電荷的“容器”，就有“容量”大小的問題。為了衡量電容器儲存電荷的能力，確定了電容量這個(gè)物理量。電容器必須在外加電壓的作用下才能儲存電荷。不同的電容器在電壓作用下儲存的電荷量也可能不相同。國際上統(tǒng)一規(guī)定，給電容器外加1伏特直流電壓時(shí)，它所能儲存的電荷量，為該電容器的電容量（即單位電壓下的電量），用字母C表示。電容量的基本單位為法拉（F）。在1伏特直流電壓作用下，如果電容器儲存的電荷為1庫侖，電容量就被定為1法拉，法拉用符號F表示，1F=1Q/V。在實(shí)際應(yīng)用中，電容器的電容量往往比1法拉小得多，常用較小的單位，如毫法（mF）、微法(μF)、納法（nF）、皮法(pF)等，它們的關(guān)系是：1微法等于百萬分之一法拉；1皮法等于百萬分之一微法，即：
1法拉(F)=1000毫法(mF)；1毫法(mF)=1000微法(μF)；1微法(μF)=1000納法（nF）；1納法（nF）=1000皮法(pF)；即：1F=1000000μF；1μF=1000000pF。
(2)額定電壓，為在最低環(huán)境溫度和額定環(huán)境溫度下可連續(xù)加在電容器的最高直流電壓。如果工作電壓超過電容器的耐壓，電容器將被擊穿，造成損壞。在實(shí)際中，隨著溫度的升高，耐壓值將會變低。
(3)絕緣電阻。直流電壓加在電容上，產(chǎn)生漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻。當(dāng)電容較小時(shí)，其值主要取決于電容的表面狀態(tài)；容量大于0.1
時(shí)，其值主要取決于介質(zhì)。通常情況，絕緣電阻越大越好。
(4)損耗。電容在電場作用下，在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量稱做損耗。損耗與頻率范圍、介質(zhì)、電導(dǎo)、電容金屬部分的電阻等有關(guān)。
(5)頻率特性。隨著頻率的上升，一般電容器的電容量呈現(xiàn)下降的規(guī)律。當(dāng)電容工作在諧振頻率以下時(shí)，表現(xiàn)為容性；當(dāng)超過其諧振頻率時(shí)，表現(xiàn)為感性，此時(shí)就不是一個(gè)電容而是一個(gè)電感了。所以一定要避免電容工作于諧振頻率以上。
作用
這得從電容器的結(jié)構(gòu)上說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)（包括空氣）構(gòu)成的。通電后，極板帶電，形成電壓（電勢差），但是由于中間的絕緣物質(zhì)，所以整個(gè)電容器是不導(dǎo)電的。不過，這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓（擊穿電壓）的前提條件下的。我們知道，任何物質(zhì)都是相對絕緣的，當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后，物質(zhì)都是可以導(dǎo)電的，我們稱這個(gè)電壓為擊穿電壓。電容也不例外，電容被擊穿后，就不是絕緣體了。不過在中學(xué)階段，這樣的電壓在電路中是見不到的，所以都是在擊穿電壓以下工作的，可以被當(dāng)做絕緣體看。
但是，在交流電路中，因?yàn)殡娏鞯姆较蚴请S時(shí)間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時(shí)間的，這個(gè)時(shí)候，在極板間形成變化的電場，而這個(gè)電場也是隨時(shí)間變化的函數(shù)。實(shí)際上，電流是通過電場的形式在電容器間通過的。
電容器的作用：
●諧振：用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容，LC并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路中都需這種電容電路。
●定時(shí)：用在定時(shí)電路中的電容器稱為定時(shí)電容。在需要通過電容充電、放電進(jìn)行時(shí)間控制的電路中使用定時(shí)電容電路，電容起控制時(shí)間常數(shù)大小的作用。
●補(bǔ)償：用在補(bǔ)償電路中的電容器稱為補(bǔ)償電容，在卡座的低音補(bǔ)償電路中，使用這種低頻補(bǔ)償電容電路，以提升放音信號中的低頻信號，此外，還有高頻補(bǔ)償電容電路。
●分頻：在分頻電路中的電容器稱為分頻電容，在音箱的揚(yáng)聲器分頻電路中，使用分頻電容電路，以使高頻揚(yáng)聲器工作在高頻段，中頻揚(yáng)聲器工作在中頻段，低頻揚(yáng)聲器工作在低頻段。
型號
型號命名
第一部分：名稱，用字母表示，電容器用C。
第二部分：材料，用字母表示。
注：A-鉭電解、B-聚苯乙烯等非極性薄膜、C-高頻陶瓷、D-鋁電解、E-其它材料電解、G-合金電解、H-復(fù)合介質(zhì)、I-玻璃釉、J-金屬化紙、L-滌綸等極性有機(jī)薄膜、N-鈮電解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低頻陶瓷、V-云母紙、Y-云母、Z-紙介。
第三部分：分類，一般用數(shù)字表示，個(gè)別用字母表示。
數(shù)字表示如下：
符號 | 瓷介 | 云母 | 有機(jī) | 電解 |
1 | 圓形 | 非密封 | 非密封 | 箔式 |
2 | 管形 | 非密封 | 非密封 | 箔式 |
3 | 疊片 | 密封 | 密封 | 燒結(jié)粉液體 |
4 | 獨(dú)石 | 密封 | 密封 | 燒結(jié)粉液體 |
5 | 穿心 | / | 穿心 | / |
展開表格
第四部分：序號，用數(shù)字或字母表示。包括品種、尺寸代號、溫度特性、直流工作電壓、標(biāo)稱值、允許誤差、標(biāo)準(zhǔn)代號。
容量標(biāo)示
1．直標(biāo)法
用數(shù)字和單位符號直接標(biāo)出。如1 表示1微法，有些電容用“R”表示小數(shù)點(diǎn)，如R56表示0.56微法。
2．文字符號法
用數(shù)字和文字符號有規(guī)律的組合來表示容量。如p10表示0.1pF、1p0表示1pF、6P8表示6.8pF、2u2表示2.2uF。
3．色標(biāo)法
4．?dāng)?shù)學(xué)計(jì)數(shù)法：數(shù)學(xué)計(jì)數(shù)法一般是三位數(shù)字，第一位和第二位數(shù)字為有效數(shù)字，第三位數(shù)字為倍數(shù)。
分類
根據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，電容器主要分為以下10類：
3、按用途分有：高頻旁路、低頻旁路、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。
7、濾波：鋁電解電容器、紙介電容器、復(fù)合紙介電容器、液體鉭電容器。
8．調(diào)諧：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。
9．低耦合：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。
種類舉例
鉭電解電容器
用燒結(jié)的鉭塊作正極，電解質(zhì)使用固體二氧化錳。溫度特性、頻率特性和可靠性均優(yōu)于普通電解電容器，特別是漏電流極小，貯存性良好，壽命長，容量誤差小，而且體積小，單位體積下能得到最大的電容電壓乘積。其對脈動電流的耐受能力差，若損壞易呈短路狀態(tài)。常應(yīng)用于超小型高可靠機(jī)件中。
并聯(lián)電容器
結(jié)構(gòu)與紙質(zhì)電容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低損耗塑材作介質(zhì)。特點(diǎn)如下：
1、頻率特性好，介電損耗小。
2、不能做成大的容量，耐熱能力差。
3、濾波器、積分、振蕩、定時(shí)電路。瓷介電容器 穿心式或支柱式結(jié)構(gòu)瓷介電容器，它的一個(gè)電極就是安裝螺絲。引線電感極小，頻率特性好，介電損耗小，有溫度補(bǔ)償作用。
4、不能做成大的容量，受振動會引起容量變化。
5、特別適于高頻旁路。
化聚丙烯電容器
一般在低頻電路內(nèi)，通常不能在高于3～4MHz的頻率上運(yùn)用。油浸電容器的耐壓比普通紙質(zhì)電容器高，穩(wěn)定性也好，適用于高壓電路微調(diào)電容器(半可變電容器) 電容量可在某一小范圍內(nèi)調(diào)整，并可在調(diào)整后固定于某個(gè)電容值。
瓷介微調(diào)電容器的電荷量高，體積也小，通?？煞譃閳A管式及圓片式兩種。云母和聚苯乙烯介質(zhì)的通常都采用彈簧式東，結(jié)構(gòu)簡單，但穩(wěn)定性較差。線繞瓷介微調(diào)電容器是拆銅絲〈外電極〉來變動電容量的，故容量只能變小，不適合在需反復(fù)調(diào)試的場合使用。
陶瓷電容器
用高介電常數(shù)的電容器陶瓷〈鈦酸鋇一氧化鈦〉擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì)，并用燒滲法將銀鍍在陶瓷上作為電極制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。
玻璃釉電容器
由一種濃度適于噴涂的特殊混合物噴涂成薄膜而成，介質(zhì)再以銀層電極經(jīng)燒結(jié)而成"獨(dú)石"結(jié)構(gòu)，性能可與云母電容器媲美，能耐受各種氣候環(huán)境，一般可在200℃或更高溫度下工作，額定工作電壓可達(dá)500V。
檢測方法
1、檢測10pF以下的小電容：因10pF以下的固定電容器容量太小，用萬用表進(jìn)行測量，只能定性的檢查其是否有漏電，內(nèi)部短路或擊穿現(xiàn)象。測量時(shí)，可選用萬用表R×10k擋，用兩表筆分別任意接電容的兩個(gè)引腳，阻值應(yīng)為無窮大。若測出阻值(指針向右擺動)為零，則說明電容漏電損壞或內(nèi)部擊穿。
2、檢測10PF～001μF固定電容器：通過判斷是否有充電現(xiàn)象，進(jìn)而判斷其好壞。萬用表選用R×1k擋。兩只三極管的β值均為100以上，且穿透電流要小?？蛇x用3DG6等型號硅三極管組成復(fù)合管。萬用表的紅和黑表筆分別與復(fù)合管的發(fā)射極e和集電極c相接。由于復(fù)合三極管的放大作用，把被測電容的充放電過程予以放大，使萬用表指針擺幅度加大，從而便于觀察。
應(yīng)注意的是：在測試操作時(shí)，特別是在測較小容量的電容時(shí)，要反復(fù)調(diào)換被測電容引腳接觸A、B兩點(diǎn)，才能明顯地看到萬用表指針的擺動。對于001μF以上的固定電容，可用萬用表的R×10k擋直接測試電容器有無充電過程以及有無內(nèi)部短路或漏電，并可根據(jù)指針向右擺動的幅度大小估計(jì)出電容器的容量。
充放電
(1)充電的過程。
使電容器帶電(儲存電荷和電能)的過程稱為充電。把電容器的一個(gè)極板接電源的正極，另一個(gè)極板接電源的負(fù)極，兩個(gè)極板就分別帶上了等量的異種電荷。充電后電容器的兩極板之間就有了電場，充電過程把從電源獲得的電能儲存在電容器中。
(2)放電的過程。
使充電后的電容器失去電荷(釋放電荷和電能)的過程稱為放電。例如，用一根導(dǎo)線把電容器的兩極接通，兩極上的電荷互相中和，電容器就會放出電荷和電能。放電后電容器的兩極板之間的電場消失，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。
故障處理
1、電容器的常見故障。當(dāng)發(fā)現(xiàn)電容器的下列情況之一時(shí)應(yīng)立即切斷電源。
（1）電容器外殼膨脹或漏油。
（2）套管破裂，發(fā)生閃絡(luò)有火花。
（3）電容器內(nèi)部聲音異常。
（4）外殼溫升高于55℃以上示溫片脫落。
2、電容器的故障處理
（1）當(dāng)電容器爆炸著火時(shí)，就立即斷開電源，并用砂子和干式滅火器滅火。
（2）當(dāng)電容器的保險(xiǎn)熔斷時(shí)，應(yīng)向調(diào)度匯報(bào)，待取得同意后再拉開電容器的斷路器。切斷電源對其進(jìn)行放電，先進(jìn)行外部檢查，如套管的外部有無閃絡(luò)痕跡，外殼是否變形，漏油及接地裝置有無短路現(xiàn)象等，并搖測極間及極對地的絕緣電阻值，檢查電容器組接線是否完整、牢固，是否有缺相現(xiàn)象，如未發(fā)現(xiàn)故障現(xiàn)象，可換好保險(xiǎn)后投入。如送電后保險(xiǎn)仍熔斷，則應(yīng)退出故障電容器，而恢復(fù)對其余部分送電。如果在保險(xiǎn)熔斷的同時(shí)，斷路器也跳閘，此時(shí)不可強(qiáng)送。須待上述檢查完畢換好保險(xiǎn)后再投入。
（3）電容器的斷路器跳閘，而分路保險(xiǎn)未斷，應(yīng)先對電容器放電三分鐘后，再檢查斷路器電流互感器電力電纜及電容器外部等。若未發(fā)現(xiàn)異常，則可能是由于外部故障母線電壓波動所致。經(jīng)檢查后，可以試投；否則，應(yīng)進(jìn)一步對保護(hù)全面的通電試驗(yàn)。通過以上的檢查、試驗(yàn)，若仍找不出原因，則需按制度辦事，對電容器逐漸進(jìn)行試驗(yàn)。未查明原因之前，不得試投。
3、處理故障電容器時(shí)的安全事項(xiàng)。由于電容器的兩極具有剩留殘余電荷的特點(diǎn)，所以，首先應(yīng)設(shè)法將其電荷放盡，否則容易發(fā)生觸電事故。處理故障電容器時(shí)，首先應(yīng)拉開電容器組的斷路器及其上下隔離開關(guān)，如采用熔斷器保護(hù)，則應(yīng)先取下熔絲管。此時(shí)，電容器組雖已經(jīng)過放電電阻自行放電，但仍會有部分殘余電荷，因此，必須進(jìn)行人工放電。放電時(shí)，要先將接地線的接地端與接地網(wǎng)固定好，再用接地棒多次對電容器放電，直至無火花和放電聲為止，最后將接地線固定好。同時(shí)，還應(yīng)注意，電容器如果有內(nèi)部斷線、熔絲熔斷或引線接觸不良時(shí)，其兩極間還可能會有殘余電荷，而在自動放電或人工放電時(shí)，這些殘余電荷是不會被放掉的。故運(yùn)行或檢修人員在接觸故障電容器前，還應(yīng)戴好絕緣手套，并用短路線短接故障電容器的兩極以使其放電。另外，對采用串聯(lián)接線方式的電容器還應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行放電。
超級電容器
超級電容器又稱為雙電層電容器、電化學(xué)電容器，是電化學(xué)性能介于傳統(tǒng)電容器和電池的一種新型的電化學(xué)儲能裝置。它主要是通過雙電層電容和氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的法拉第準(zhǔn)電容存儲能量。一般說來，超級電容器的儲能方式是可逆的，因此可用來解決電池記憶等問題。當(dāng)前，超級電容器的應(yīng)用范圍非常廣泛，尤其是在混合動力汽車方面。其作為混合動力汽車的電源，可以很好地滿足汽車在啟動、爬坡和加速時(shí)對高功率的需求，從而有效地節(jié)約能源并提高電池的使用壽命。
對于超級電容器來說，依據(jù)不同的內(nèi)容可有不同的分類方法。首先，根據(jù)不同的儲能機(jī)理，可將超級電容器分為雙電層電容器和法拉第準(zhǔn)電容器兩大類。其中，雙電層電容器主要是通過純靜電電荷在電極表面進(jìn)行吸附來產(chǎn)生存儲能量。法拉第準(zhǔn)電容器主要是通過法拉第準(zhǔn)電容活性電極材料(如過渡金屬氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近發(fā)生可逆的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生法拉第準(zhǔn)電容，從而實(shí)現(xiàn)對能量的存儲與轉(zhuǎn)換。其次，根據(jù)電解液種類可分為水系超級電容器和有機(jī)系超級電容器兩大類。此外，根據(jù)活性材料的類型是否相同，可分為對稱超級電容器和非對稱超級電容器。最后，根據(jù)電解液的狀態(tài)形式，又可將超級電容器分為固體電解質(zhì)超級電容器和液體電解質(zhì)超級電容器兩大類。
參考資料
[1]
自查！廚房里的這種家電，多批次樣品不合格！或存在觸電風(fēng)險(xiǎn)等2021-12-21T09:03:49+08:00[引用日期2022-06-13 18:50:47]
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作者
