高二物理下冊(cè)期中電容器知識(shí)點(diǎn)
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高二物理下冊(cè)期中電容器知識(shí)點(diǎn)：
一、電容器
任何兩個(gè)彼此絕緣而又互相靠近的導(dǎo)體，都可以看成是一個(gè)電容器，這兩個(gè)導(dǎo)體就是電容器的兩個(gè)極。
電容器能夠儲(chǔ)存電荷。將電容器的兩極與電池的兩極分別連接起來(lái)，則與電池的正極相連接的極帶正電荷，與電池負(fù)極相連接的極帶等童的負(fù)電荷，這個(gè)過(guò)程叫電容器的充電。充電后兩極帶有等量異種電荷，兩極板間建立了電場(chǎng)，并存在一定的電勢(shì)差。充電后的電容器，其任一極上電荷的絕對(duì)值，叫做電容器帶的電量。充電后，若用導(dǎo)線將電容器兩極連接，則兩極板上的等量電荷通過(guò)導(dǎo)線互相中和，使充電后的電容器失去電荷，這個(gè)過(guò)程叫做電容器的放電。放電完畢，兩極間的電場(chǎng)消失，電勢(shì)差也不存在了。
電容器是一種重要的電器元件，它廣泛地應(yīng)用于電子技術(shù)和電工技術(shù)中。如照相機(jī)的閃光燈電路，就是利用充了電的電容器，通過(guò)線圈放電，在相鄰的線圈中感應(yīng)出瞬時(shí)高電壓，觸發(fā)閃光燈而發(fā)光的。
二、電容
電容器帶電的時(shí)候，它的兩極之間產(chǎn)生電勢(shì)差。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)任何一個(gè)電容器來(lái)說(shuō)，兩極間的電勢(shì)差都隨所帶電量的增加而增加。不同的電容器，在電勢(shì)差升高lv時(shí)需要增加的電量是不同的，這種情況可用圖中兩個(gè)裝水的容器形象說(shuō)明。兩個(gè)直徑不同的直簡(jiǎn)形容器，要使它們的水面升高1cm所需的水量是不同的，b容器比a容器儒要的水量大，表示b容器的容量大。同樣,電容器兩極板間的電勢(shì)差增加lv所需要的電量多，電容器儲(chǔ)存的電量就多;所需要的電量少，電容器儲(chǔ)存的電量就少。電容器所帶的電量與兩極間的電勢(shì)差的比值，叫做電容。如果用Q表示電容器帶的電量，用U表示兩極板間的電勢(shì)差，用C表示電容器的電容。
在國(guó)際單位制中.電容的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，符號(hào)是F。如果電容器帶1C的電量時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差是1V，它的電容就是1F。
三、基本功能
充電和放電是電容器的基本功能。
充電：電容器鋁殼使電容器帶電(儲(chǔ)存電荷和電能)的過(guò)程稱為充電。這時(shí)電容器的兩個(gè)極板總是一個(gè)極板帶正電，另一個(gè)極板帶等量的負(fù)電。把電容器的一個(gè)極板接電源(如電池組)的正極，另一個(gè)極板接電源的負(fù)極，兩個(gè)極板就分別帶上了等量的異種電荷。充電后電容器的兩極板之間就有了電場(chǎng)，充電過(guò)程把從電源獲得的電能儲(chǔ)存在電容器中。
放電：使充電后的電容器失去電荷(釋放電荷和電能)的過(guò)程稱為放電。例如，用一根導(dǎo)線把電容器的兩極接通，兩極上的電荷互相中和，電容器就會(huì)放出電荷和電能。放電后電容器的兩極板之間的電場(chǎng)消失，電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。
在一般的電子電路中，常用電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)旁路、耦合、濾波、振蕩、相移以及波形變換等，這些作用都是其充電和放電功能的演變。
四、電容的作用
1)旁路
旁路電容是為本地器件提供能量的儲(chǔ)能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負(fù)載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進(jìn)行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負(fù)載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過(guò)大而導(dǎo)致的地電位抬高和噪聲。地電位是地連接處在通過(guò)大電流毛刺時(shí)的電壓降。
2)去耦
去耦，又稱解耦。從電路來(lái)說(shuō)， 總是可以區(qū)分為驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大， 驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電， 才能完成信號(hào)的跳變，在上升沿比較陡峭的時(shí)候， 電流比較大， 這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流，由于電路中的電感，電阻(特別是芯片管腳上的電感，會(huì)產(chǎn)生反彈)，這種電流相對(duì)于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲，會(huì)影響前級(jí)的正常工作，這就是所謂的“耦合”。
去耦電容就是起到一個(gè)“電池”的作用，滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化，避免相互間的耦合干擾，在電路中進(jìn)一步減小電源與參考地之間的高頻干擾阻抗。
將旁路電容和去藕電容結(jié)合起來(lái)將更容易理解。旁路電容實(shí)際也是去耦合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般取0.1μF、0.01μF 等;而去耦合電容的容量一般較大，可能是10μF 或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)、以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定。旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。
3)濾波
從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說(shuō)，電容越大，阻抗越小，通過(guò)的頻率也越高。但實(shí)際上超過(guò)1μF 的電容大多為電解電容，有很大的電感成份，所以頻率高后反而阻抗會(huì)增大。有時(shí)會(huì)看到有一個(gè)電容量較大電解電容并聯(lián)了一個(gè)小電容，這時(shí)大電容通低頻，小電容通高頻。電容的作用就是通高阻低，通高頻阻低頻。電容越大低頻越不容易通過(guò)。具體用在濾波中，大電容(1000μF)濾低頻，小電容(20pF)濾高頻。曾有網(wǎng)友形象地將濾波電容比作“水塘”。由于電容的兩端電壓不會(huì)突變，由此可知，信號(hào)頻率越高則衰減越大，可很形象的說(shuō)電容像個(gè)水塘，不會(huì)因幾滴水的加入或蒸發(fā)而引起水量的變化。它把電壓的變動(dòng)轉(zhuǎn)化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩沖了電壓。濾波就是充電，放電的過(guò)程。
4)儲(chǔ)能
儲(chǔ)能型電容器通過(guò)整流器收集電荷，并將存儲(chǔ)的能量通過(guò)變換器引線傳送至電源的輸出端。電壓額定值為40～450VDC、電容值在220～150 000μF 之間的鋁電解電容器(如EPCOS 公司的 B43504 或B43505)是較為常用的。根據(jù)不同的電源要求，器件有時(shí)會(huì)采用串聯(lián)、并聯(lián)或其組合的形式， 對(duì)于功率級(jí)超過(guò)10KW 的電源，通常采用體積較大的罐形螺旋端子電容器。
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