【汇旺担保】 电容和电容器

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[拼音]:dianrong he dianrongqi

[英文]:capacitance and capacitor

电容是描述导体或导体系容纳电荷的效能的物理量。

孤立导体的电容

把电荷Q充到孤立导体上,它的电位U与Q成正比,Q/U与Q无关,仅取决于孤立导体的形状和大小,它反映了孤立导体容纳电荷的能力,因而定义为孤立导体的电容,用C表示,C=Q/U。孤立导体的电容等于导体升高单位电位所需的电量。电容的国际制单位为法拉,简称法,用F表示,是一个非常大的单位。如将地球看作孤立导体,其电容只有709×-6法,所以通常采用μF(=-6F)或pF(=10-12F)为单位。

如果把另一个带负电的导体移近孤立导体,后者的电位就下降,可见非孤立导体的电位不仅与它自己所带电量的多少有关,还取决于周围其他导体的相对位置。

电容器

如果带电导体A被一封闭导体空腔B所包围,则因空腔的遮蔽作用,AB之间的电位差不受腔外带电体的影响,A所带的电量同A及B的电位差成比例

实际上,腔体封密的限制并不太高,即使A、B二导体为间距不大的一对导体板(同轴圆柱或平行平面板),如果QA为导体A上与导体B相对的侧面上的电量,则上述比例关系仍保持不变。这对互相绝缘的导体构成电容器,这对导体则称为电容器的一对极板。

把电压U接到电容器的一对极板上,它们得到大小相等、符号相反的电荷±Q,电位差UA-UB=U,则定义电容器的电容为C=Q/U。电容是电容器的特性常数,取决于两导体的形状、大小、相对位置;当导体间充有绝缘材料时,电容器的电容还与绝缘材料的相对电容率εr有关。如果εr与电场强度有关,则电容C将随所加电压U而变化,这种电容器叫做非线性电容器。

电容的倒数1/C=U/Q=S叫做倒电容。

简单电容器的电容公式

如表

电容器的并联和串联

n个电容器并联如图a,它们的电压都等于u,充有的电荷分别为q1、q2、…、qn。此并联组合得到的总电荷 q=

,则 C=

,即并联电容器组的总电容等于各电容的总和。

n个电容器串联如图b,它们充有相等的电荷q, 电压则分别为u1、u2、…、un。此串联组合的总电压u=

,则S =

,即串联电容器的总倒电容等于各倒电容的总和。

电容器的效能引数和用途

电容是电容器的主要效能引数之一。此外,实际电容器的效能引数还有耐压(或工作电压)、损耗和频率响应,它们分别取决于所充电介质的击穿场强、媒质损耗和对频率的响应。

实际电容器的种类繁多,用途各异。大型的电力电容器主要用于提高用电装置的功率因数,以减少输电损失和充分发挥电力装置的效率。电子学中广泛采用电容器,以提供交流旁路稳定电压,用作级间交流耦合,以及用作滤波器、移相器、振荡器等等。

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