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电容器的工作原理和作用

电容器是一种主动电子元件,通过将电能储存于电场中。它由两个相邻的导体构成,中间有一层不导电的绝缘介质。常用的导体材料有金属箔、薄膜、烧结金属或电解质。无导电性的介质可以提高电容器的电能存储能力,常见介质有玻璃、陶瓷器、塑胶膜、纸张、云母和氧化物。当给电容器的两个导体板加上电压时,电容器会储存电荷。电容器的电容量是指一个导体板所储存的电荷量与两个导体板之间的电压之比。电容器在调谐、旁路、耦合和滤波等电路中起着重要的作用。

电容器的工作原理

电容器以存储电荷的方式来储存电能,通常与电感器一起使用,形成LC振荡电路。电容器的工作原理是当电荷在电场中受到力的作用时,会发生位移。当介质存在于导体之间时,会阻碍电荷的位移,从而使电荷积聚在导体上,实现电荷的积累和储存。

电容器和电池相似,都有两个电极。电容器内部,这两个电极分别与被电介质隔开的两块金属板连接。电介质可以是空气、纸张、塑料或其他不导电材料,能够防止两个金属极互相接触。

电容器上连接到电池负极的金属板会吸收来自电池的电子。电容器上连接到电池正极的金属板会向电池放电。在充电完成后,电容器和电池会具有相同的电压。

 

电容器的作用

电容器在不同种类的电路上会有不同的作用,我们常见的几种作用有:

  • 耦合电容:耦合电路中所使用的电容器被称为耦合电容器,在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中广泛应用,用于实现直流与交流的隔离。
  • 滤波:在滤波电路中使用的电容被称为滤波电容。在电源滤波和各种滤波器电路中,我们利用这种电容电路,将某一特定频段内的信号从总体信号中去除。
  • 退耦:将电容器应用于退耦电路,称为退耦电容。这种电容电路在多级放大器的直流电压供给电路中使用,用来消除不利的低频交连现象。
  • 高频消振电容是用来消除高频自激现象的电容器,主要在音频负反馈放大器中使用。它的作用是防止放大器产生高频啸叫干扰。
  • 谐振:在LC谐振电路中,被称为谐振电容器的电容器被用到。在LC并联谐振电路和LC串联谐振电路中,都需要使用这种电容电路。
  • 旁路电容:在旁路电路中使用的电容器被称为旁路电容。如果电路需要去除信号中的某个频段,可以使用旁路电容电路。根据所去除的信号频率不同,旁路电容电路可分为全频域旁路电容电路(去除所有交流信号)和高频旁路电容电路。

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