,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,奇妙的小电容,奇妙的小电容,1,电容的定义,电容是表征电容器容纳,电荷,的本领的,物理,量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的,电量,，叫做电容器的电容。,电容的符号是C。,在,国际单位制,里，电容的单位是法拉，简称法，符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(F)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等，换算关系是：,电容的定义电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量。我们把电容,2,法拉(F)=1000毫法(mF)1000000微法(F)1微法(F)=1000纳法(nF)=1000000皮法(pF)。相关公式：一个电容器，如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏，这个电容器的电容就是1法，即：C=Q/U 但电容的大小不是由Q或U决定的，即：C=S/4kd。其中，是一个常数，S为电容极板的面积，d为电容极板的距离，k则是静电力常量。电容器的电势能计算公式：E=CU2/2,法拉(F)=1000毫法(mF)1000000微法(F,3,孤立导体的电容,所谓“孤立”导体,就是说在这孤立导体附近没有其他导体和带电体。,设想我们使一个孤立导体带电q，它将具有一定的电势U。理论和实验表明，随着q的增加，U将按比例地增加（这一点可以用唯一性定理来证明）。这样一个比例关系可写为：,q/U=C,孤立导体的电容所谓“孤立”导体,就是说在这孤立导体附近没有其,4,式中C的与导体的尺寸和形状有关。它是一个与无关的常量，称之为该孤立导体的电容。它的物理意义是使导体每升高单位电势所需的电量。电容的单位应是C/V。,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,+,式中C的与导体的尺寸和形状有关。它是一个与无关的常量，称之为,5,电容器,电容器的定义：,电容器，简称,电容,，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor。一些常用的电容器如图所示。用字母C表示。电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于隔直，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制电路等方面。,电容器电容器的定义：,6,电容器的重要参数,1、标称电容量和允许偏差,标称电容量是标志在电容器上的电容量。电容器的基本单位是法拉(F)，但是，这个单位太大，在实地标注中很少采用。其它单位关系如下：1F=1000mF 1mF=1000F 1F=1000nF 1n=1000pF,电容器的重要参数1、标称电容量和允许偏差标称电容量是标志在,7,电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。精度等级与允许误差对应关系：00（01）-1%、0（02）-2%、-5%、-10%、-20%、-（+20%-10%）、-（+50%-20%）、-（+50%-30%）一般电容器常用、级，电解电容器用、级，根据用途选取。,电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称,8,2、额定电压,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有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。,2、额定电压在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器,9,3、绝缘电阻,直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻.当电容较小时，主要取决于电容的表面状态，容量0.1uf时，主要取决于介质的性能，绝缘电阻越小越好。电容的时间常数：为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数，他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。,3、绝缘电阻直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称,10,4、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叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。在直流电场的作用下，电容器的损耗以漏导损耗的形式存在，一般较小，在交变电场的作用下，电容的损耗不仅与漏导有关，而且与周期性的极化建立过程有关。,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叫,11,5、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。,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,12,电容器的分类,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、电解电容器和空气介质电容器等。,电容器的分类1、按照结构分三大类：固定电容器、可变电容器和微,13,3、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，还有先进的聚丙希电容等等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。,3、按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低,14,6、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。,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,15,10、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。,10、小型电容：金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、,16,常用电容器,铝电解电容器,用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成，薄的化氧化膜作介质的电容器.因为氧化膜有单向导电性质,所以电解电容器具有极性.容量大，能耐受大的脉动电流容量误差大，泄漏电流大；普通的不适于在高频和低温下应用,不宜使用在25kHz以上频率低频旁路、信号耦合、电源滤波,常用电容器铝电解电容器用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔,17,钽电解电容器,用烧结的钽块作正极,电解质使用固体,二氧化锰,温度特性、频率特性和可靠性均优于普通电解电容器，特别是漏电流极小，贮存性良好，寿命长，容量误差小，而且体积小，单位体积下能得到最大的电容电压乘积,对脉动电流的耐受能力差，若损坏易呈短路状态,超小型高可靠机件中,钽电解电容器用烧结的钽块作正极,电解质使用固体二氧化锰温,18,薄膜电容器,结构与纸质电容器相似，但用聚脂、,聚苯乙烯,等低损耗塑材作介质,频率特性好，介电损耗小,不能做成大的容量，耐热能力差,滤波器、积分、振荡、定时电路,薄膜电容器结构与纸质电容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低损耗,19,瓷介电容器,穿心式或支柱式结构瓷介电容器，它的一个电极就是安装螺丝。引线电感极小，频率特性好，介电损耗小，有温度补偿作用不能做成大的容量，受振动会引起容量变化特别适于高频旁路,瓷介电容器穿心式或支柱式结构瓷介电容器，它的一个电极就是安,20,独石电容器(多层陶瓷电容器),在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极桨材料，叠合后一次绕结成一块不可分割的整体，外面再用树脂包封而成小体积、大容量、高可靠和耐高温的新型电容器，高介电常数的低频独石电容器也具有稳定的性能，体积极小，Q值高容量误差较大噪声旁路、滤波器、积分、振荡电路,独石电容器(多层陶瓷电容器)在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极,21,纸质电容器,一般是用两条铝箔作为电极，中间以厚度为0.0080.012mm的电容器纸隔开重叠卷绕而成。制造工艺简单，价格便宜，能得到较大的电容量一般在低频电路内，通常不能在高于34MHz的频率上运用。油浸电容器的耐压比普通纸质电容器高，稳定性也好，适用于高压电路,纸质电容器一般是用两条铝箔作为电极，中间以厚度为0.008,22,陶瓷电容器,用高介电常数的电容器陶瓷钛酸钡一氧化钛挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合包括高频在内。这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿。高频瓷介电容器适用于高频电路,陶瓷电容器用高介电常数的电容器陶瓷钛酸钡一氧化钛挤压成,23,云母电容器,就结构而言，可分为箔片式及被银式。被银式电极为直接在云母片上用真空蒸发法或烧渗法镀上银层而成，由于消除了空气间隙，温度系数大为下降，电容稳定性也比箔片式高。频率特性好，Q值高，温度系数小不能做成大的容量广泛应用在高频电器中，并可用作标准电容器,云母电容器就结构而言，可分为箔片式及被银式。被银式电极为直,24,玻璃釉电容器,由一种浓度适于喷涂的特殊混合物喷涂成薄膜而成，介质再以银层电极经烧结而成独石结构性能可与云母电容器媲美，能耐受各种气候环境，一般可在200或更高温度下工作，额定工作电压可达500V，损耗tg0.00050.008 电容器:电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等的电子元件称为电容器。电容器包括固定电容器和可变电容器两大类，其中固定电容器又可根据所使用的介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等；可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构。,玻璃釉电容器由一种浓度适于喷涂的特殊混合物喷涂成薄膜而成，,25,物理思想在电容上的应用,例：如本图所示，一电容器两极板都是边长为a的正方形金属平板，两板不严格平行，其间有一夹角A,证明：当Ad/a时，略去边缘效应，它的电容为:,C=wa*a(1-aA/2d)/d,物理思想在电容上的应用例：如本图所示，一电容器两极板都是边长,26,其中w代表介电常数,d,A,a,a,其中w代表介电常数dAaa,27,微元思想,思路：将两平面看作是无数小条形电容器的和。,证明：,C=从0到a的积分c(x)dx,C(x)=wadx/(d+xA),C=从0到的a积分wadx/(d+xA),求积分并用泰勒公式展开得,C=wa*a(1-aA/2d)/d,微元思想思路：将两平面看作是无数小条形电容器的和。,28,逆向思维或等效思想,证明：,设从两板平行到转动A后的现在电势差增加U1了，若再将另一端转动A角，使两版再次平行，很显然两板之间的电势差又增加U1了，即到最后的平行状态电势差共增加了2U1.处理后：,逆向思维或等效思想证明：,29,a,a,aa,30,因为：Ed+2U1=E(aA+d),其中E两板之间的电场强度,且E=q/wa*a（q为极板上的电量）,所以U1=EaA/2=qaA/2wa*a,则只升高一端时：,C=q/U,=q/(U0+U1),=q/(qd/wa*a+qaA/2wa*a),=wa*a/(d+aA/2),=wa*a1/(1+aA/2d)/d,因为：Ed+2U1=E(aA+d),31,因为：Ad/a,所以1/(1+aA/2d)约等于(1-aA/2d),因此：,C=wa*a(1-aA/2d)/d,因为：Ad/a,32,