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跟我学维修,电容的原理与特性看完这篇文章就了解了

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发表于 2023-7-7 16:53:08 | 显示全部楼层 |阅读模式
前文我们一起学习了电容的认知与参数,应该已经对电容有了一个大概的了解了。后续我们来学习电容的作用,但是想要透彻的理解电容的作用,还是得先理解电容的特性,这篇文章我们一起学习一下电容的原理与特性。


电容的特性:通交流、隔直流;通高频,阻低频。

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至于电容为什么有这样的特性,下面我们一起来分析。

大家应该也已经知道了电容的基本结构:由靠得很近的两个平行且相互绝缘的导电极板构成,两个极板引出导线构成电容的两只引脚。在给电容的两个引脚通电之后,两个极板上便会聚集两种相反的电荷,也就是储存了电荷。
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电容的基本结构与原理
如上图所示,在电容两极上一个直流电压;在电压稳定后,与电压正极相连的一端将呈现一定量的正电荷,而与电压负极相连的一端将呈现相等量的负电荷;这样,两个电极之间就会形成一个静电场,所以电容是以电场能的形式储存电能量,储存的电荷量为Q。

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电容两级的电荷状态变化(GIF)
看到这里有同学可能会疑惑了,理想电容内部是绝缘介质,没有自由电荷,不可能产生电荷移动也就是电流,那么理想电容是如何通交流隔直流的呢?

电容虽然内部绝缘,但是因为能够充放电,所以会有充放电电流。下图是直流给电容充电的过程,在电容未充满时是存在充电电流的,但是充满后电流自然就停了,也就是相当于隔直流,对于直流电压来说电容已经完全不导通了。(e表示带负电荷的自由电子,从电源负极出发,这也是微观下电流实际的方向,与日常认知不同)
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直流充电过程(GIF)
而交流电的电压方向是不断变化的,以家用的220V为例,我国的家用交流供电是220V~/50Hz,50Hz表示交流电一秒钟内有50个周期,也就是电压方向变换了50次。
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交流充电
那么给电容接上交流电的情况下,电容就会不断的充电放电。也就有了持续的充放电电流,既然电流中有了持续的电流,所以可以理解为通交流。

至于通高频阻低频,则需要了解另一个电容的参数,那就是容抗Xc。虽然交流能通过电容,但是不断地充电放电仍有一定的阻力,这个交流信号通过电容时所受到的阻力就叫容抗,单位为欧姆Ω,与电阻相同。

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容抗公式
上图就是容抗公式,可以看出容抗是跟通过电容的信号频率及电容容值大小相关的,并且在容值固定的情况下,信号频率越高,容抗越小;信号频率越低,容抗越大。所以电容能够通高频阻低频。

至于直流电不存在频率,在频率为零的情况下,那么容抗为无穷大,所以电容隔直流。并且要注意,“隔”和“阻”是有区别的。隔是完全隔断,阻只是起阻碍作用。

所以从公式可以得出:电容通交流隔直流,通高频阻低频。

了解电容的特性是非常重要的,了解了特性才能更好地理解电容在电路中的作用。这篇文章通俗地讲解了一下电容的特性,有不足的地方欢迎指出

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