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電容器是隔直流的,為什么電池(直流)可以為電容器充電?
在電路分析里,電路的響應(yīng)有兩種,一種是零輸入響應(yīng),一種是零狀態(tài)響應(yīng)。
所謂零輸入響應(yīng),指的是輸入信號為零;所謂零狀態(tài)響應(yīng),指的是電路中所有儲能元件和各種電源的狀態(tài)均為零。
在分析零狀態(tài)響應(yīng)時,要把電壓源短路,電流源開路。
對于電容來說,在零狀態(tài)響應(yīng)的通電瞬間,它可以認為是電壓為零的電壓源,所以它相當于短路。
我們來看下圖:上一張圖是電路結(jié)構(gòu),我們看到電源E和它的內(nèi)阻r,開關(guān)QF,還有電容C和電阻R。
電容器的作用和工作原理
在電子線路中,電容用來通過交流而阻隔直流,也用來存儲和釋放電荷以充當濾波器,平滑輸出脈動信號。小容量的電容,通常在高頻電路中使用,如收音機、發(fā)射機和振蕩器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲電荷用。而且還有一個特點,一般1μF以上的電容均為電解電容,而1μF以下的電容多為瓷片電容,當然也有其他的,比如獨石電容、滌綸電容、小容量的云母電容等。第1、沒有講述足夠的原因,例如電荷守恒定律,電容串聯(lián)之后,連個電容的電量相同。電解電容有個鋁殼,里面充滿了電解質(zhì),并引出兩個電極,作為正( )、負(-)極,與其它電容器不同,它們在電路中的極性不能接錯,而其他電容則沒有極性。
把電容器的兩個電極分別接在電源的正、負極上,過一會兒即使把電源斷開,兩個引腳間仍然會有殘留電壓(學了以后的教程,可以用萬用表觀察),我們說電容器儲存了電荷。電容器極板間建立起電壓,積蓄起電能,這個過程稱為電容器的充電。充好電的電容器兩端有一定的電壓。電路中,電容器常被用作耦合、旁路、濾波等,都是利用它“通交流,隔直流”的特性。電容器儲存的電荷向電路釋放的過程,稱為電容器的放電。
作用
在直流電路中,電容器是相當于斷路的。電容器是一種能夠儲藏電荷的元件,也是常用的電子元件之一。
這得從電容器的結(jié)構(gòu)上說起。簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個電容器是不導電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質(zhì)都是相對絕緣的,當物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)是都可以導電的,我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。電路是道路,電荷是車如果將一個電路比作馬路的話,電荷的移動就好像車流一樣。不過在中學階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當做絕緣體看。
但是,在交流電路中,因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的,這個時候,在極板間形成變化的電場,而這個電場也是隨時間變化的函數(shù)。實際上,電流是通過電場的形式在電容器間通過的。
在中學階段,有句話,就叫通交流,阻直流,說的就是電容的這個性質(zhì)。
2.外殼膨脹
由于電容器內(nèi)部介質(zhì)在電壓作用下發(fā)生游離,使介質(zhì)分解而析出氣體或者由于部分元件擊穿、極對外殼放電等均會使介質(zhì)析出氣體。這些氣體在密封的外殼中將引起壓力的增加,因而引起外殼膨脹。所以,電容器外殼膨脹是電容器發(fā)生故障或故障前的征兆。所以,短時期內(nèi),正常使用的板卡電容就發(fā)生爆漿的情況,這就是電容品質(zhì)問題。在運行過程中若發(fā)現(xiàn)電容器外殼膨脹應(yīng)及時采取措施,膨脹嚴重者應(yīng)立即停止使用,以免事故擴大。