电容器的工作原理

由:马歇尔的大脑&克里斯Pollette|
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几个电容,微小的圆柱形电子元件,这个主板焊接。乐动体育网站5.0彼得Dazeley /盖蒂图片社

在某种程度上,一乐动体育网站5.0个电容器有点像一个电池。尽管他们在完全不同的方式工作,电容器和电池都存储电能。如果你读过电池的工作原理,那么你知道电池有两个终端。电池内部的化学反应产生的电子在一个终端和其他终端吸收他们当你创建一个电路。电容器比电池更简单,因为它不能产生新的电子——它只存储它们。乐动体育网站5.0电容器是所谓的,因为它有“能力”来储存能量。

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电容器是有点像一个电池。
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在本文中,我们将了解到底什么是电容器,它和它是如何用于电子产品。我们也会看看电容器的历史和几个人如何帮助塑造其进步。

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电容器可以制造为任何目的,从最小的塑料电容器在计算器,一个超级电容器可以通勤巴士。这里有一些不同类型的电容器和如何使用它们。

  • 空气:通常用于无线电调谐电路
  • 聚酯薄膜:最常用的定时器电路时钟乐动体育网站5.0、警报和计数器
  • 玻璃:高压应用好
  • 陶瓷:用于高频天线等的x光和核磁共振机器
  • 超级电容器:电气和权力混合动力汽车

电容器内部,是终端连接两个金属板由不导电的物质,或介质。你可以很容易地使电容器从两块箔和一张纸(和一些电气剪辑)。它不会是一个特别好的电容器的存储容量,但它会工作。

理论上,介质可以是任何导电物质。然而,对于实际应用,具体的材料,最适合电容器的使用功能。云母、陶瓷、纤维素、瓷器、聚酯薄膜、聚四氟乙烯,甚至空气的绝缘材料。电介质规定什么样的电容器,它是最适合。根据介质的大小和类型,有些电容对高频使用更好,而一些更适合高压应用程序。

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电容电路

当你将电容器连接到电池,这是发生了什么:

  • 电容器上的板,连接到电池的负极接受电子电池生产。
  • 电容器上的板,连接电池的正极端子失去电子电池。

一旦起诉,电容器具有相同电压1.5伏特电池(电池意味着1.5伏特电容器)。对于一个小电容,容量很小。但是大的电容器可以容纳相当。你可以找到电容器大如汽水罐,持有足够的充电手电筒光一分钟或者更多。

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甚至自然显示了电容器在工作中以闪电的形式。一个板是,另一个板块是地面和闪电是电荷释放这两个“板块”。Obviously, a capacitor that large can hold a huge charge!

假设你把电容器是这样的:

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这个图表显示了电容器连接到电池。
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这里有一个电池,一个灯泡和一个电容器。乐动体育网站5.0如果电容器是相当大的,你会注意到的是,当你连接电池,灯泡将光的电流电池对电容器充电。灯泡会逐渐黯淡,最后出去一旦电容器达到容量。如果你然后移除电池,取而代之的是电线,电流将流从一个盘子的电容器。灯泡将光线最初然后暗淡的电容器放电,直到它完全。

在下一节中,我们将了解更多关于电容的不同方式进行了详细的观察,使用电容器。

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法拉

薄膜电容器”width=
电子组件的视图称为薄膜电容器。电容器是一种将电能存储在电场的装置。哈维尔Zayas摄影/盖蒂图片社

电容器的存储潜力,或电容,单位来衡量法拉。1-farad电容器可以存储一个电荷库仑(coo-lomb) 1伏特。库仑6.25 e18(6.25 * 10 ^ 18岁或625亿亿)电子。一个amp表示一个电子的流动速度每秒1库仑的电子,所以1-farad电容器可以容纳1的电子amp-second 1伏特。

一个1-farad电容器通常是相当大的。它可能和一罐金枪鱼一样大或1升瓶苏打水,根据电压它可以处理。出于这个原因,电容器通常用法拉的法拉)。

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得到一些视角法拉是多大,想想看:

  • 一个标准的碱性AA电池拥有约2.8 amp-hours。
  • 这意味着一个AA电池可以产生2.8安培一小时在1.5伏特(约4.2瓦特时——一个AA电池可以光4瓦白炽灯泡一个小时多一点)。
  • 我们叫它1伏特使计算更容易。将一个AA电池的能量存储在电容器,需要3600 * 2.8 = 10080法拉握住它,因为一个小时是3600 amp-seconds。

如果需要什么大小的一罐金枪鱼举行法拉,然后10080法拉将占用更多的空间比一个AA电池!是不切实际的使用电容来存储任何大量的权力,除非你在一个较高的电压。

应用程序

电容器和电池之间的区别是,电容器可以转储整个费用的一小部分,在一个电池需要分钟完全放电。这就是为什么电子闪光相机使用一个电容,充电flash的电容器在几秒钟,然后完全充电电容器转储到闪光管几乎立即。乐动体育网站5.0这可以使一个大的电容器非常危险——闪光灯和指控电视已经警告了开放这个原因。它们包含大电容电荷它们包含可能会杀了你的。

电容器在电路中使用几种不同的方式:

  • 有时,电容器用于存储高速收费使用。这是什么一闪。大型激光使用这种技术变得非常明亮,瞬间的乐动-软件闪光。
  • 电容器也可以消除电动波纹。如果一条线带直流电压波动或峰值,一个大电容器甚至可以电压通过吸收峰和填写的山谷。乐动体育网站5.0
  • 电容器可以阻止直流电压。如果你钩一个小电容电池,目前没有将电池一旦电容器的两极之间流动的指控。然而,任何交流乐动体育网站5.0电(AC)信号流经电容器畅通。因为电容器充电和放电将交流电波动,使其出现流动的交流电。

在下一节中,我们来看看电容器的历史,以及一些最杰出的思想导致了进步。

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电容器的历史

电容器的发明可能有所不同取决于你问谁。有记录表明一位名叫埃瓦尔德Georg·冯·克莱斯特的德国科学家发明了电容器在1745年11月。几个月后Pieter van Musschenbroek,荷兰莱顿大学的教授乐动体育网站5.0想出了一个非常类似的设备的形式莱顿瓶,这通常被誉为第一电容器。克莱斯特以来没有详细记录和笔记,还是荷兰总理的恶名,他经常被忽视的因素电容器的发展。然而,多年来,得到同样的赞誉,因为它成立,他们的研究是相互独立的,仅仅是一个科学的巧合。

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莱顿瓶通常誉为第一电容器。Pieter van Musschenbroek发明的,荷兰莱顿大学的教授乐动体育网站5.0
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莱顿瓶是一个很简单的设备。它由一个玻璃罐中装一半水的,内外金属箔。玻璃作为电介质,尽管它被认为在一段时间内,水是关键因素。乐动体育网站5.0通常有一个金属丝或链条驱动的通过软木塞在瓶子的顶部。链是连接东西交付费用,最有可能的一台手摇静态的发电机。一旦交付,jar将两个相等但相反电荷平衡,直到他们用电线连接,产生一个微小的火花或休克。

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本杰明•富兰克林莱顿瓶的工作在他的实验与电力和很快发现一块平的玻璃以及jar模型工作,促使他去发展平的电容器,或者富兰克林广场。年后,英国化学家法拉第先锋第一电容器的实际应用试图从他的商店未使用的电子实验。这导致了第一个可用的电容器,由大型石油桶。法拉第电容器的进展是什么最终使我们能够提供电力的远距离。由于法拉第的成就领域的电力电容器的计量单位,或电容,被称为法拉。

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出版:2007年9月17日

电容器常见问题解答

电容器是干什么的?
电容器允许快速释放电能,电池不能。例如,电子闪光灯的相机使用一个电容器。
电容器可以杀了你吗?
很大,带电电容器,如发现在闪光灯和电视,可以极其危险,可以,有可能杀了你,它们包含。
电容器是一个电池吗?
电容器是有点像一个电池存储电能。但是他们如何工作是完全不同的。电容器比电池也更简单,因为它只能存储电子,不生产。乐动体育网站5.0
电容器是什么?
电容器是电子组件,将能量从一个电池和存储能量。里面,终端连接到由不导电的物质隔开的两块金属极板内。当激活时,电容器快速释放电力乐动体育网站5.0的一小部分。

更多的信息

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更大的链接

  • Ramasamy Natarajan。“电力系统电容器”CRC出版社。
  • 威廉亨利·史密斯。“科学的历史,卷II”https://www.gutenberg.org/files/1706/1706-h/1706-h.htm
  • 普拉特,查尔斯。“百科全书电子元件,卷。1。”O'Reilly. 2013. https://archive.org/details/encyclopedia-of-electronic-components-volume-1-resistors-capacitors-inductors-sw_202005
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