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電容器

電容器
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電容器，英文名稱為capacitor，簡寫為C，是一種以電場形式存儲能量的無源器件，幾乎存在於所有的電子電路中，可以起到隔直流通交流、耦合、旁路、濾波、調諧等多種作用。

電容器是指兩個相互靠近的導體，中間夾一層不導電的絕緣介質，就構成了電容器。當電容器的兩個極板之間加上電壓時，電容器就會儲存電荷。電容器的電容量在數值上等於一個導電極板上的電荷量與兩個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。

基本信息

中文名 ：電容器、外文名： capacitor

電容器用途 ：儲存電荷、電容決定式: C=εS/4πkd

符號 :C 、容量表示: 直標法等

電容定義式 :C=Q/U

簡介

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電容器是儲存電量和電能（電勢能）的元件。一個導體被另一個導體所包圍，或者由一個導體發出的電場線全部終止在另一個導體的導體系，稱為電容器。電容器在調諧、旁路、耦合、濾波等電路中起着重要的作用。晶體管收音機、CD唱機、錄音機的調諧電路要用到它，彩色電視機的耦合電路、旁路電路等也要用到它。隨着電子信息技術的日新月異，數碼電子產品的更新換代速度越來越快，以平板電視（LCD和PDP）、筆記本電腦、數碼相機等產品為主的消費類電子產品產銷量持續增長，帶動了電容器產業增長。

平行板電容器的電容公式：C=εS/4πkd

介電常數真空ε0=1，k為靜電力常量，S為兩板正對面積，d為兩板間距離。說明：平行板電容器內的電場是勻強電場。

電容與電容器不同。電容為基本物理量，符號C，單位為F（法拉）。

通用公式C=Q/U，平行板電容器專用公式：板間電場強度E=U/d。

主要參數

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1、標稱電容量

標誌在電容器上的電容量。但電容器實際電容量與標稱電容量是有偏差的，精度等級與允許誤差有對應關係。一般電容器常用I、Ⅱ、Ⅲ級，電解電容器用Ⅳ、V、Ⅵ級表示容量精度，根據用途選取。電解電容器的容值，取決於在交流電壓下工作時所呈現的阻抗，隨着工作頻率、溫度、電壓以及測量方法的變化，容值會隨之變化。  

2、額定電壓

為在最低環境溫度和額定環境溫度下可連續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。在實際中，隨着溫度的升高，耐壓值將會變低。

3、絕緣電阻。直流電壓加在電容上，產生漏電電流，兩者之比稱為絕緣電阻。當電容較小時，其值主要取決於電容的表面狀態；容量大於0.1 時，其值主要取決於介質。通常情況，絕緣電阻越大越好。

4、損耗

電容在電場作用下，在單位時間內因發熱所消耗的能量稱做損耗。損耗與頻率範圍、介質、電導、電容金屬部分的電阻等有關。

5、頻率特性

隨着頻率的上升，一般電容器的電容量呈現下降的規律。當電容工作在諧振頻率以下時，表現為容性；當超過其諧振頻率時，表現為感性，此時就不是一個電容而是一個電感了。所以一定要避免電容工作於諧振頻率以上。

型號介紹

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國產電容器型號命名由四部分組成:

第一部分用字母「C」表示主稱為電容器。

第二部分用字母表示電容器的介質材料。由於製作電容的材料不同，因此其不同的字母代表着不同的材料。比如A代表的是鉭電解；B代表的是聚苯乙烯等非極性薄膜；C代表高頻陶瓷；D代表鋁電解，E代表其他材料電解；G代表合金電解；H代表複合介質；......V代表雲母紙；Y代表雲母；Z代表紙介。

第三部分用數字或字母表示電容器的類別。

第四部分用數字表示序號。

容量標示

1．直標法

用數字和單位符號直接標出。如1 表示1微法，有些電容用「R」表示小數點，如R56表示0.56微法。

2．文字符號法

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用數字和文字符號有規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．色標法

用色環或色點表示電容器的主要參數。電容器的色標法與電阻相同。

4．數學計數法：數學計數法一般是三位數字，第一位和第二位數字為有效數字，第三位數字為倍數。

分類

1．按照結構分三大類：固定電容器、可變電容器和微調電容器。

2．按電解質分類：有機介質電容器、無機介質電容器、電解電容器、電熱電容器和空氣介質電容器等。

3、按用途分有：高頻旁路、低頻旁路、濾波、調諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。

4．按製造材料的不同可以分為：瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容，還有先進的聚丙烯電容等等。

5．高頻旁路：陶瓷電容器、雲母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。

6．低頻旁路：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。

7、濾波：鋁電解電容器、紙介電容器、複合紙介電容器、液體鉭電容器。

8．調諧：陶瓷電容器、雲母電容器、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。

10．小型電容：金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、雲母電容器。

充放電規律

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充電的過程

充電過程即是電容器存儲電荷的過程，當電容器與直流電源接通後，與電源正極相連的金屬極板上的電荷便會在電場力的作用下，向與電源負極相連的金屬極板跑去，使得與電源正極相連的金屬極板失去電荷帶正電，與電源負極相連的金屬極板得到電荷帶負電(兩金屬極板所帶電荷大小相等，符號相反)，電容器開始充電。

在電路中，電荷的移動形成電流，由於同性電荷的排斥作用，使得電荷移動剛開始時，電流最大，之後逐漸減小;而電容器帶電量在電荷移動開始最小，為零，在電荷移動過程中，帶電量逐漸增加，兩金屬極板間電壓逐漸增大，當其增大至與電源電壓相等時，充電完畢，電流減小為零。

放電過程

放電過程即是電容器釋放存儲電荷的過程，當充電完畢的電容器位於一個無電源的閉合通路中時，帶負電的金屬極板上的電荷便會在電場力的作用下，向帶正電的金屬極板上跑去，使得正負電荷中和掉，電容器開始放電。

在電路中，電荷的移動形成電流，由於異性電荷的吸引作用，使得在放電過程剛開始時，電流最大，之後逐漸減小;電容器帶電量在放電過程開始時最大，之後也逐漸減少，當帶電量減小為零時，放電完畢，電流減小為零。 由於電容器充電完畢後，電路中沒有電流流過，因此電容可起到隔直流的作用，在直流電路中，可將其看作開路。

固定電容器的檢測方法

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1、檢測10pF以下的小電容：因10pF以下的固定電容器容量太小，用萬用表進行測量，只能定性的檢查其是否有漏電，內部短路或擊穿現象。測量時，可選用萬用表R×10k擋，用兩表筆分別任意接電容的兩個引腳，阻值應為無窮大。若測出阻值(指針向右擺動)為零，則說明電容漏電損壞或內部擊穿。

2、檢測10PF～001μF固定電容器：通過判斷是否有充電現象，進而判斷其好壞。萬用表選用R×1k擋。兩隻三極管的β值均為100以上，且穿透電流要小。可選用3DG6等型號硅三極管組成複合管。萬用表的紅和黑表筆分別與複合管的發射極e和集電極c相接。由於複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，從而便於觀察。

應注意的是：在測試操作時，特別是在測較小容量的電容時，要反覆調換被測電容引腳接觸A、B兩點，才能明顯地看到萬用表指針的擺動。對於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部短路或漏電，並可根據指針向右擺動的幅度大小估計出電容器的容量。

電容器的作用

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1、耦合：用在耦合電路中的電容稱為耦合電容，在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路，起隔直流通交流作用。

2、濾波：用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容，在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路，濾波電容將一定頻段內的信號從總信號中去除。

3、退耦：用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容，在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路，退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。

4、高頻消振：用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容，在音頻負反饋放大器中，為了消振可能出現的高頻自激，採用這種電容電路，以消除放大器可能出現的高頻嘯叫。

5、諧振：用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容，LC並聯和串聯諧振電路中都需這種電容電路。

6、旁路：用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容，電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號，可以使用旁路電容電路，根據所去掉信號頻率不同，有全頻域（所有交流信號）旁路電容電路和高頻旁路電容電路。

7、中和：用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機高頻和中頻放大器，電視機高頻放大器中，採用這種中和電容電路，以消除自激。

8、定時：用在定時電路中的電容器稱為定時電容。在需要通過電容充電、放電進行時間控制的電路中使用定時電容電路，電容起控制時間常數大小的作用。

9、積分：用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢場掃描的同步分離電路中，採用這種積分電容電路，可以從場複合同步信號中取出場同步信號。

10、微分：用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發器電路中為了得到尖頂觸發信號，採用這種微分電容電路，以從各類（主要是矩形脈衝）信號中得到尖頂脈衝觸發信號。

11、補償：用在補償電路中的電容器稱為補償電容，在卡座的低音補償電路中，使用這種低頻補償電容電路，以提升放音信號中的低頻信號，此外，還有高頻補償電容電路。

12、自舉：用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容，常用的OTL功率放大器輸出級電路採用這種自舉電容電路，以通過正反饋的方式少量提升信號的正半周幅度。 13、分頻：在分頻電路中的電容器稱為分頻電容，在音箱的揚聲器分頻電路中，使用分頻電容電路，以使高頻揚聲器工作在高頻段，中頻揚聲器工作在中頻段，低頻揚聲器工作在低頻段。

14、負載電容：是指與石英晶體諧振器一起決定負載諧振頻率的有效外界電容。負載電容常用的標準值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負載電容可以根據具體情況作適當的調整，通過調整一般可以將諧振器的工作頻率調到標稱值。

常見故障及處理

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常見故障

當發現電容器的下列情況之一時應立即切斷電源。

1、電容器外殼膨脹或漏油。  

2、套管破裂，發生閃絡有火花。  

3、電容器內部聲音異常。

4、外殼溫升高於55℃以上示溫片脫落。  

故障處理

1、當電容器爆炸着火時，就立即斷開電源，並用砂子和乾式滅火器滅火。

2、當電容器的保險熔斷時，應向調度匯報，待取得同意後再拉開電容器的斷路器。切斷電源對其進行放電，先進行外部檢查，如套管的外部有無閃絡痕跡，外殼是否變形，漏油及接地裝置有無短路現象等，並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，是否有缺相現象，如未發現故障現象，可換好保險後投入。如送電後保險仍熔斷，則應退出故障電容器，而恢復對其餘部分送電。如果在保險熔斷的同時，斷路器也跳閘，此時不可強送。須待上述檢查完畢換好保險後再投入。

3、電容器的斷路器跳閘，而分路保險未斷，應先對電容器放電三分鐘後，再檢查斷路器電流互感器電力電纜及電容器外部等。若未發現異常，則可能是由於外部故障母線電壓波動所致。經檢查後，可以試投；否則，應進一步對保護全面的通電試驗。通過以上的檢查、試驗，若仍找不出原因，則需按制度辦事，對電容器逐漸進行試驗。未查明原因之前，不得試投。

超級電容器

超級電容器又稱為雙電層電容器、電化學電容器，是電化學性能介於傳統電容器和電池的一種新型的電化學儲能裝置。它主要是通過雙電層電容和氧化還原反應產生的法拉第准電容存儲能量。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。當前，超級電容器的應用範圍非常廣泛，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、爬坡和加速時對高功率的需求，從而有效地節約能源並提高電池的使用壽命。

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