電容器作為電子電路的核心元件，常見問題主要集中在原理、應(yīng)用場景及設(shè)計考量等方面：

電容的極性

電解電容具有極性，需嚴(yán)格區(qū)分正負(fù)極，若接反會導(dǎo)致漏電或電路異常。例如在放大電路中，耦合電容接反會改變直流偏置電壓，導(dǎo)致電路無法正常工作。 ?

濾波與去耦

?整流電路?：電容并聯(lián)在電壓源兩端，通過充電作用穩(wěn)定電壓，避免電壓突變。 ?

?電源去耦?：電解電容常用于電源模塊去耦，容量大且成本低，但高頻特性差;陶瓷電容適合高頻場景，但容量較低。 ?

耦合電容選擇

?頻率適配?：高頻電路(如射頻信號)需用無極性電容(如陶瓷電容)，低頻電路(如直流偏置)則用電解電容。 ?

?電路設(shè)計?：阻容耦合放大電路中，電容隔離各級直流信號，確保靜態(tài)工作點獨立。 ?

電容參數(shù)設(shè)計

?容量選擇?：旁路電容通常為0.1μF至0.22μF(高頻/低頻)，去耦電容可達(dá)10μF或更大;電解電容容值可達(dá)數(shù)千微法拉，但需匹配電壓和溫度特性。 ?

?ESR與ESL?：電解電容等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)較高，高頻濾波效果差，適合低頻穩(wěn)壓;陶瓷電容ESR低，高頻特性優(yōu)但易受損。

電容

電容是什么?在深入探討之前，我們首先需要了解電容器這一物理學(xué)中的關(guān)鍵設(shè)備。電容器，一種由兩個導(dǎo)體組成的裝置，其獨特之處在于一個導(dǎo)體帶正電荷Q，而另一個則帶負(fù)電荷-Q。其核心概念——電容，反映了兩個導(dǎo)體間電荷與電勢差的關(guān)系。具體來說，電容就是存儲電荷的能力，這種能力在給定的電勢差下得以體現(xiàn)。值得注意的是，這個比值并不依賴于具體的電荷量或電勢差，而是僅取決于導(dǎo)體的大小和位置。

對于孤立球形導(dǎo)體而言，其自電容具有特定的計算公式。同時，電容的國際單位是庫倫每伏特，這一單位以英國物理學(xué)家邁克爾·法拉第的名字命名，簡稱法拉。然而，由于法拉是一個非常大的單位，在實際計算中，我們通常使用微法或皮法來替代。此外，我們還需要了解電常數(shù)(真空介電常數(shù))的國際單位。

在計算電容時，我們通常在導(dǎo)體上施加等量且相反的電荷，并通過分析這些電荷產(chǎn)生的電場來找出電勢差。值得注意的是，當(dāng)我們談?wù)撾娙萜魃系碾姾蓵r，我們實際上指的是任一導(dǎo)體上的電荷量。因此，在簡化計算過程中，我們通常使用任一導(dǎo)體的電荷量來代表整體電荷。接下來，我們將進(jìn)一步探討平行板電容器的相關(guān)概念。

電容器

平行板電容器是電容器的一種常見類型。對于平行板電容器，其電容與兩個金屬板的面積A和板間距d有關(guān)，但值得注意的是，電容實際上與A和d的乘積無關(guān)，它只取決于導(dǎo)體的大小、形狀以及幾何排列。

接下來，我們探討一個具體的平行板電容器問題。假設(shè)該電容器的一個金屬板的邊長為10cm，板間距為1.0mm。那么，如何計算該裝置的電容呢?我們可以通過相關(guān)公式來求解。此外，當(dāng)這個電容器被充電至12V時，又會發(fā)生什么呢?我們同樣可以通過公式來找出答案。

另外，還有一種圓柱形電容器，它由一個半徑為r的長導(dǎo)電圓柱體和一個較大的、同軸的圓柱形導(dǎo)電殼組成。這種電容器的電容又該如何計算呢?其公式又與平行板電容器有何不同呢?這些都是我們在后續(xù)內(nèi)容中需要進(jìn)一步探討的問題。

圓柱形電容器

問題2：求出由兩個導(dǎo)體構(gòu)成的圓柱形電容器的電容表達(dá)式。其中一個導(dǎo)體是半徑為r的圓柱體，而另一個則是半徑為R的同軸圓柱形殼，且兩者之間存在間隙。

在高斯面上，電通量要么為零，要么沿徑向分布。因此，高斯面的兩端不會通過電通量。

接下來，我們探討電能的存儲。當(dāng)電容器進(jìn)行充電時，電子會從正電荷導(dǎo)體流向負(fù)電荷導(dǎo)體。這一過程導(dǎo)致正電荷導(dǎo)體電子不足，而負(fù)電荷導(dǎo)體則電子過剩。同樣，電容器也可以通過將正電荷從負(fù)電荷導(dǎo)體移回正電荷導(dǎo)體來充電。

現(xiàn)在，讓我們通過一個具體例子來進(jìn)一步理解這個過程?？紤]兩個未充電且不接觸的導(dǎo)體。在充電初期，我們假設(shè)從其中一個導(dǎo)體向另一個導(dǎo)體轉(zhuǎn)移了正電荷。此時，兩導(dǎo)體間產(chǎn)生了電勢差。若我們在此刻再通過這個電勢差轉(zhuǎn)移一些額外的正電荷，電容器的電勢能將會有所增加。

因此，電勢能的總增加量可以表示為從零到其最終值的積分。電勢能是存儲在電容器中的能量，而給電容器充電所需的能量實際上是電容器存儲的電勢能的兩倍。

假設(shè)我們通過將電容器連接到電池上來給電容器充電。當(dāng)電容器充滿電時，正負(fù)導(dǎo)體上的電荷量相等，此時電勢差正好等于電池接入電容器之前的兩端電勢差。電池所做的總功，即充電過程中電池所提供的能量，等于電容器存儲能量的兩倍(其中，電池所做的額外功轉(zhuǎn)化為熱能或電磁波的輻射)。

現(xiàn)在，讓我們考慮一個具體的例子。一個平行板電容器的金屬板邊長為14 cm，間距為2.0 mm，并連接到電池充電至12 V。我們需要解答以下幾個問題：

(a) 電容器上的電荷量是多少?

(b) 電容器中存儲的能量是多少?

(c) 電池斷開后，電容器板被分開，直到板間距增大到3.5 mm。隨著板間距的變化，存儲的能量會如何變化?

電容器是電子設(shè)備里常用的元器件，不同的電容器在電子線路中也承擔(dān)著不同的作用，對于我們來說十分重要。下面來說說電容器存在的相關(guān)問題及其解答。

1，首先，我們來看看電容器和蓄電池有什么樣的區(qū)別

首先功能不同，蓄電池內(nèi)儲存的是化學(xué)能，并且可以講期轉(zhuǎn)換為電能。而電容器中儲存的是電荷，作用是調(diào)伏作用，體積差很，蓄電池不能代替電容器。因為電容器充放電是瞬間的，而蓄電池做不到。對于發(fā)射電磁波的電容器，每秒鐘充放電成千上萬次，頻率是很高的，沒有哪個蓄電池能做到每秒鐘充放電這么多次。

電容器一般用在一些電器中，具有通過交流電，阻礙直流電或者通過高頻交流電，阻礙低頻交流電的用途。發(fā)射、接收電磁波時也要用到它。蓄電池是用來儲存電能的，比如手機，筆記本電腦等都要用到蓄電池。電容器儲存電荷是將電荷堆積在電容器里，充放電也都是瞬間的。蓄電池儲存電能是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，使用時又將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。蓄電池涉及到能量的轉(zhuǎn)化，而電容器沒有。

2，電容器串聯(lián)后會發(fā)生什么

電容器是常見也是經(jīng)常使用的電子元器件，在各類家電中都是運用廣泛。很多時候我們都會好奇把兩個電容器串聯(lián)或者并聯(lián)后會發(fā)生什么情況，下面我來給大家好好介紹一下吧。

兩電容串聯(lián)耐壓為兩者之和，容量為兩者的倒數(shù)和分之一。兩電容并聯(lián)耐壓為兩者中耐壓最低的那個值，容量為二者之和。簡單點說是串聯(lián)耐壓升高，容量降低。并聯(lián)耐壓不變，容量升高。

電容總?cè)萘?各串聯(lián)電容的倒數(shù)之和的倒數(shù)C=1/(1/ C1+1/C2+----+1/Cn),串聯(lián)是電路中各個元件被導(dǎo)線逐次連接起來。電容串聯(lián)計算方法：等效電容公式類似于電阻并聯(lián)：C=(C1*C2)/(C1+C2)。例如兩個100微法電容串聯(lián)以后成了1個50微法電容

3，電容器為什么要通過環(huán)保認(rèn)證

電容器的種類繁多，市場最主要的種類就有薄膜電容，電解電容，瓷介電容，而這三款電容無一例外就是電容的原材料，都帶有有害污染，我們看個以前的案例;70年代初國內(nèi)新建電容器廠，這個年代在電容器廠上班的人絕大部分都患上了罹患鼻咽癌特別是癌癥和肝臟病的不在少數(shù)，于是開始懷疑他們的健康損害可能和工作場所的污染有關(guān)。再經(jīng)過調(diào)查后，驚訝地發(fā)現(xiàn)造成這個原因的竟然是車間生產(chǎn)電容時候揮發(fā)出來的有害物質(zhì)。可惜的是當(dāng)時并不太重視，廠方跟當(dāng)?shù)貦C構(gòu)都無視這個問題的存在，反而繼續(xù)生產(chǎn)電容器。

有害的污染物質(zhì)的傳播渠道有很多，就這樣隨著電容器的生產(chǎn)，當(dāng)?shù)鼗忌习┌Y的人數(shù)也越發(fā)增多，規(guī)模也不再僅限生產(chǎn)線的工人而散到了當(dāng)?shù)氐纳罹用瘢K于在千禧年引起了重視，開始整頓，也就在同年開始擬了生產(chǎn)的環(huán)保認(rèn)證，開始調(diào)查生產(chǎn)電容器不及格的廠家，雖然當(dāng)時力度不大但也是開了一個好頭，當(dāng)時電容器的市場非常的客觀，所以各類的小作坊也開始生產(chǎn)起了電容器，這個問題也是一次一次為難到了相關(guān)部門。

但是近幾年隨著環(huán)保部門打擊力度也越來越大，加上電容器市場的低迷，一些小作坊也開始結(jié)業(yè)，能存留下來通過環(huán)保認(rèn)證的電容器廠家都是，經(jīng)得起時間的考量，當(dāng)然你是直接使用電容器的話，這些問題都對您影響不大，如果您是在這種環(huán)境上班或者居住在這附近，最好就向有關(guān)的環(huán)保部門舉報，如果是正規(guī)合理處理有害污染的電容器廠家也不會懼怕調(diào)查。

4，電容器的容量大小和電壓有關(guān)嗎

一般電容內(nèi)使用的極板間絕緣材料的介電常數(shù)是一個固定值,所以電容器其容量與極板兩端所加電壓無關(guān)，電容器兩端電壓變化時，電容器內(nèi)的電量隨之變化，其比Q/U是一個常數(shù)，是其電容量;但是對壓電陶瓷類材料來說，因為它的介電常數(shù)與所加在上面的電壓有關(guān)，使用該類材料作介質(zhì)制成的電容器，在兩極板間加上不同電壓時，由于介電常數(shù)隨電壓變化，因此容量也隨之變化。

這類電容為“壓敏電容”例如在調(diào)頻廣播中，常使用這種電容將訊號的變化由電壓高低反映改變?yōu)橛深l率變化反映(調(diào)頻)，因為電壓變化引起的電容量變化直接改變振蕩電路的頻率，從而完成調(diào)頻過程;由半導(dǎo)體材料制成的壓敏二極管，在外加電壓變化時，兩極間結(jié)電容由于材料內(nèi)電子隨電壓變化的遷移，相當(dāng)于電容器極板之間結(jié)構(gòu)變化，從而引起容量變化。

電容器(capacitor)在音響組件中被廣泛運用，濾波、反交連、高頻補償、直流回授…隨處可見。但若依功能及制造材料、制造方法細(xì)分，那可不是一朝一夕能說得明白。所以縮小范圍，本文只談電解電容，而且只談電源平滑濾波用的鋁質(zhì)電解電容。 每臺音響機器都要吃電源─除了被動式前級，既然需要供電，那就少不了「濾波」這個動作。不要和我爭，采用電池供電當(dāng)然無必要電源平滑濾波。但電池充電電路也有整流及濾波，故濾波電容器還是會存在。 我們現(xiàn)在習(xí)用的濾波電容，正式的名稱應(yīng)是：鋁箔干式電解電容器。就我的觀察，除加拿大 SonicFrontiers真空管前級，曾在高壓穩(wěn)壓線路中選用 PP 塑料電容做濾波外，其它機種一概都是采用鋁箔干式電解電容;因此網(wǎng)友有必要對它多做了解。 面對電源穩(wěn)壓線路中擔(dān)任電源平滑濾波的電容器，你首先想到的會是什么?─容量?耐壓?電容器的封裝外皮上一定有容量標(biāo)示，那是指靜電容量;也一定有耐壓標(biāo)示，那是指工作電壓或額定電壓。 工作電壓(workingvoltage)簡稱 WV，為絕對安全值;若是 surgevoltage(簡稱 SV 或 Vs)，就是涌浪電壓或崩潰電壓;，超過這個電壓值就保證此電容會被浪淹死─小心電容會爆!根據(jù)國際IEC384—4規(guī)定，低于315V時，Vs=1.15×Vr，高于315V 時，Vs=1.1×Vr。Vs 是涌浪電壓，Vr 是額定電壓(ratedvoltage)。 電容器的電荷能量是以 Q=CV 來表示，Q 是庫倫，C 是靜電容量，V 是電壓;故當(dāng)電壓值不變時，加大靜電容量就能增高電荷能量。請注意，電容器的容量單位應(yīng)是F(farad)，可是因計量太高造成數(shù)值偏低，故多改用μF，1F=一百萬μF。國外也有用mF 表示μF，其實 mF 不十分貼切，但機械式打字機上沒有μ鍵，故用m 代表 micro。 有了靜電容量及工作耐壓兩個參數(shù)，若你正在選購電容，接下來你會考慮什么?直覺上是價錢。嗯，這個參數(shù)很重要，而且數(shù)值愈低愈佳。也有人先想到品牌，并堅持日本貨打死不用─還存著八年抗戰(zhàn)情結(jié)?美國貨也僅能排第二，瑞典或德國制造的才能排第一。嗯，這個參數(shù)也很重要。但既然談到品牌，那就不能忽略系列型號;因為一個制造廠會生產(chǎn)許多不同系列的產(chǎn)品，系列不同，品質(zhì)及價格就會不同。OK，我們先整理一下，有關(guān)電源平滑濾波電容器的參數(shù)已知有：靜電容量、額定工作電壓、涌浪崩潰電壓、價格、品牌、型號系列。 不應(yīng)該只有小貓兩三只，外型尺寸也應(yīng)該很重要，因為與它相關(guān)的有重量及接腳型態(tài)，snap—in 是插焊 PC 板式，screw 是鎖螺絲式。至于重量，同容量同耐壓，但品牌不同的兩個電容做比較，重量一定不同;而外型尺寸更與機箱規(guī)劃有關(guān)。有些電容不是全圓型，有點像是多角型，Philips、BHC 都有這種看起來似乎很高級的系列。現(xiàn)在我們再整理一下，加上重量、外型尺寸、接腳型態(tài)─已有九個參數(shù)。 外皮顏色?這是誰提出來的?很妙。因白色、黑色、藍(lán)色塑膠封裝都有廠商在用，它有時也具有某些意義，例如日規(guī)黑底金字常代表高級foraudio 音響級電容。僅憑外觀還能想到哪些?制造日期，9627就是1996年第27周出廠;近年來日制電容似乎逐漸有意省略制造日期的標(biāo)示。但外皮顏色及文字印刷不直接與品質(zhì)有關(guān)，故僅加上制造日期參數(shù)。還有，別忘了適用工作溫度，因為105度 C 比85度 C 更適用于真空管機。若機器要擺在南極，最好選耐負(fù)55度 C 的品種。 容量誤差也別遺漏，當(dāng)采多顆并聯(lián)，為求得單只特性均勻，誤差當(dāng)然是愈低愈佳。現(xiàn)在再加上工作溫度及容量誤差，咱們手上已有12個參數(shù)，對電容器應(yīng)有三成以上了解。 請別會錯意，電容的工作溫度不是指環(huán)境或表面溫度─不管幾度，封裝塑膠外皮都是一樣，它是指鋁箔工作溫度，所以裝管機選用85度 C 品種也絕對 OK，只要將電容器遠(yuǎn)離管仔就一定安全。 可是真正有關(guān)電容器品質(zhì)的幾個重要參數(shù)，卻都只存在原廠規(guī)格書中，完全不會顯露在成品封裝外皮上，而這些重要參數(shù)才是本文談?wù)摰闹攸c。