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电容器

电容器
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电容器，英文名称为capacitor，简写为C，是一种以电场形式存储能量的无源器件，几乎存在于所有的电子电路中，可以起到隔直流通交流、耦合、旁路、滤波、调谐等多种作用。

电容器是指两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质，就构成了电容器。当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会储存电荷。电容器的电容量在数值上等于一个导电极板上的电荷量与两个极板之间的电压之比。电容器的电容量的基本单位是法拉(F)。在电路图中通常用字母C表示电容元件。

基本信息

中文名 ：电容器、外文名： capacitor

电容器用途 ：储存电荷、电容决定式: C=εS/4πkd

符号 :C 、容量表示: 直标法等

电容定义式 :C=Q/U

简介

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电容器是储存电量和电能（电势能）的元件。一个导体被另一个导体所包围，或者由一个导体发出的电场线全部终止在另一个导体的导体系，称为电容器。电容器在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用。晶体管收音机、CD唱机、录音机的调谐电路要用到它，彩色电视机的耦合电路、旁路电路等也要用到它。随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视（LCD和PDP）、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长。

平行板电容器的电容公式：C=εS/4πkd

介电常数真空ε0=1，k为静电力常量，S为两板正对面积，d为两板间距离。说明：平行板电容器内的电场是匀强电场。

电容与电容器不同。电容为基本物理量，符号C，单位为F（法拉）。

通用公式C=Q/U，平行板电容器专用公式：板间电场强度E=U/d。

主要参数

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1、标称电容量

标志在电容器上的电容量。但电容器实际电容量与标称电容量是有偏差的，精度等级与允许误差有对应关系。一般电容器常用I、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、V、Ⅵ级表示容量精度，根据用途选取。电解电容器的容值，取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗，随着工作频率、温度、电压以及测量方法的变化，容值会随之变化。  

2、额定电压

为在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压。如果工作电压超过电容器的耐压，电容器将被击穿，造成损坏。在实际中，随着温度的升高，耐压值将会变低。

3、绝缘电阻。直流电压加在电容上，产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时，其值主要取决于电容的表面状态；容量大于0.1 时，其值主要取决于介质。通常情况，绝缘电阻越大越好。

4、损耗

电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量称做损耗。损耗与频率范围、介质、电导、电容金属部分的电阻等有关。

5、频率特性

随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。当电容工作在谐振频率以下时，表现为容性；当超过其谐振频率时，表现为感性，此时就不是一个电容而是一个电感了。所以一定要避免电容工作于谐振频率以上。

型号介绍

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国产电容器型号命名由四部分组成:

第一部分用字母“C”表示主称为电容器。

第二部分用字母表示电容器的介质材料。由于制作电容的材料不同，因此其不同的字母代表着不同的材料。比如A代表的是钽电解；B代表的是聚苯乙烯等非极性薄膜；C代表高频陶瓷；D代表铝电解，E代表其他材料电解；G代表合金电解；H代表复合介质；......V代表云母纸；Y代表云母；Z代表纸介。

第三部分用数字或字母表示电容器的类别。

第四部分用数字表示序号。

容量标示

1．直标法

用数字和单位符号直接标出。如1 表示1微法，有些电容用“R”表示小数点，如R56表示0.56微法。

2．文字符号法

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用数字和文字符号有规律的组合来表示容量。如p10表示0.1pF、1p0表示1pF、6P8表示6.8pF、2u2表示2.2uF。

3．色标法

用色环或色点表示电容器的主要参数。电容器的色标法与电阻相同。

4．数学计数法：数学计数法一般是三位数字，第一位和第二位数字为有效数字，第三位数字为倍数。

分类

1．按照结构分三大类：固定电容器、可变电容器和微调电容器。

2．按电解质分类：有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器、电热电容器和空气介质电容器等。

3、按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器。

4．按制造材料的不同可以分为：瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等等。

5．高频旁路：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。

6．低频旁路：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。

7、滤波：铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。

8．调谐：陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。

9．低耦合：纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。

10．小型电容：金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器。

充放电规律

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充电的过程

充电过程即是电容器存储电荷的过程，当电容器与直流电源接通后，与电源正极相连的金属极板上的电荷便会在电场力的作用下，向与电源负极相连的金属极板跑去，使得与电源正极相连的金属极板失去电荷带正电，与电源负极相连的金属极板得到电荷带负电(两金属极板所带电荷大小相等，符号相反)，电容器开始充电。

在电路中，电荷的移动形成电流，由于同性电荷的排斥作用，使得电荷移动刚开始时，电流最大，之后逐渐减小;而电容器带电量在电荷移动开始最小，为零，在电荷移动过程中，带电量逐渐增加，两金属极板间电压逐渐增大，当其增大至与电源电压相等时，充电完毕，电流减小为零。

放电过程

放电过程即是电容器释放存储电荷的过程，当充电完毕的电容器位于一个无电源的闭合通路中时，带负电的金属极板上的电荷便会在电场力的作用下，向带正电的金属极板上跑去，使得正负电荷中和掉，电容器开始放电。

在电路中，电荷的移动形成电流，由于异性电荷的吸引作用，使得在放电过程刚开始时，电流最大，之后逐渐减小;电容器带电量在放电过程开始时最大，之后也逐渐减少，当带电量减小为零时，放电完毕，电流减小为零。 由于电容器充电完毕后，电路中没有电流流过，因此电容可起到隔直流的作用，在直流电路中，可将其看作开路。

固定电容器的检测方法

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1、检测10pF以下的小电容：因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。

2、检测10PF～001μF固定电容器：通过判断是否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。两只三极管的β值均为100以上，且穿透电流要小。可选用3DG6等型号硅三极管组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。

应注意的是：在测试操作时，特别是在测较小容量的电容时，要反复调换被测电容引脚接触A、B两点，才能明显地看到万用表指针的摆动。对于001μF以上的固定电容，可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。

电容器的作用

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1、耦合：用在耦合电路中的电容称为耦合电容，在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路，起隔直流通交流作用。

2、滤波：用在滤波电路中的电容器称为滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路，滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。

3、退耦：用在退耦电路中的电容器称为退耦电容，在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路，退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。

4、高频消振：用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容，在音频负反馈放大器中，为了消振可能出现的高频自激，采用这种电容电路，以消除放大器可能出现的高频啸叫。

5、谐振：用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容，LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。

6、旁路：用在旁路电路中的电容器称为旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不同，有全频域（所有交流信号）旁路电容电路和高频旁路电容电路。

7、中和：用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器，电视机高频放大器中，采用这种中和电容电路，以消除自激。

8、定时：用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路，电容起控制时间常数大小的作用。

9、积分：用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电势场扫描的同步分离电路中，采用这种积分电容电路，可以从场复合同步信号中取出场同步信号。

10、微分：用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号，采用这种微分电容电路，以从各类（主要是矩形脉冲）信号中得到尖顶脉冲触发信号。

11、补偿：用在补偿电路中的电容器称为补偿电容，在卡座的低音补偿电路中，使用这种低频补偿电容电路，以提升放音信号中的低频信号，此外，还有高频补偿电容电路。

12、自举：用在自举电路中的电容器称为自举电容，常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路，以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。 13、分频：在分频电路中的电容器称为分频电容，在音箱的扬声器分频电路中，使用分频电容电路，以使高频扬声器工作在高频段，中频扬声器工作在中频段，低频扬声器工作在低频段。

14、负载电容：是指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率的有效外界电容。负载电容常用的标准值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。负载电容可以根据具体情况作适当的调整，通过调整一般可以将谐振器的工作频率调到标称值。

常见故障及处理

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常见故障

当发现电容器的下列情况之一时应立即切断电源。

1、电容器外壳膨胀或漏油。  

2、套管破裂，发生闪络有火花。  

3、电容器内部声音异常。

4、外壳温升高于55℃以上示温片脱落。  

故障处理

1、当电容器爆炸着火时，就立即断开电源，并用砂子和干式灭火器灭火。

2、当电容器的保险熔断时，应向调度汇报，待取得同意后再拉开电容器的断路器。切断电源对其进行放电，先进行外部检查，如套管的外部有无闪络痕迹，外壳是否变形，漏油及接地装置有无短路现象等，并摇测极间及极对地的绝缘电阻值，检查电容器组接线是否完整、牢固，是否有缺相现象，如未发现故障现象，可换好保险后投入。如送电后保险仍熔断，则应退出故障电容器，而恢复对其余部分送电。如果在保险熔断的同时，断路器也跳闸，此时不可强送。须待上述检查完毕换好保险后再投入。

3、电容器的断路器跳闸，而分路保险未断，应先对电容器放电三分钟后，再检查断路器电流互感器电力电缆及电容器外部等。若未发现异常，则可能是由于外部故障母线电压波动所致。经检查后，可以试投；否则，应进一步对保护全面的通电试验。通过以上的检查、试验，若仍找不出原因，则需按制度办事，对电容器逐渐进行试验。未查明原因之前，不得试投。

超级电容器

超级电容器又称为双电层电容器、电化学电容器，是电化学性能介于传统电容器和电池的一种新型的电化学储能装置。它主要是通过双电层电容和氧化还原反应产生的法拉第准电容存储能量。一般说来，超级电容器的储能方式是可逆的，因此可用来解决电池记忆等问题。当前，超级电容器的应用范围非常广泛，尤其是在混合动力汽车方面。其作为混合动力汽车的电源，可以很好地满足汽车在启动、爬坡和加速时对高功率的需求，从而有效地节约能源并提高电池的使用寿命。

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