如何选用电容器

文章摘要：当二互相靠近的金属片间 加入介质之后其容量除受相对面积 距离影响之外 亦与介质之种类有关 如若以空气 真空 时之标准为1 不同介质对容量的影响称为介质系数 例如玻璃为4到7 石蜡为2 云母6到8 煤油2 纯水81 等等所以当我们想获得或制造一个容量很大的电容器时 必从三方面入手 一是加大相对面积 但体积会很庞大 二是缩小间隙 会造成绝缘不良 三使用介质系数较大的物质为介质 也要考虑物理及绝缘特性。2.3 极化时间与适用频率介质之极化作用并不是随静电场之产生而立刻发生的 换句话说 当二极片加上电压后必须等待一段反应时间 极化作用才能完成极化的时间当然很短 不过如果电容器要工作在高频率的时候 极

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当二互相靠近的金属片间 加入介质之后其容量除受相对面积 距离影响之外 亦与介质之种类有关 如若以空气 真空 时之标准为1 不同介质对容量的影响称为介质系数 例如玻璃为4到7 石蜡为2 云母6到8 煤油2 纯水81 等等所以当我们想获得或制造一个容量很大的电容器时 必从三方面入手 一是加大相对面积 但体积会很庞大 二是缩小间隙 会造成绝缘不良 三使用介质系数较大的物质为介质 也要考虑物理及绝缘特性。

2.3  极化时间与适用频率

介质之极化作用并不是随静电场之产生而立刻发生的 换句话说 当二极片加上电压后必须等待一段反应时间 极化作用才能完成极化的时间当然很短 不过如果电容器要工作在高频率的时候 极化作用所需时间就是很重要的因素。

以不同的物质来担任介质 所需的极化时间并不一样 一般说来强极性化合物的极化时间较快 因为它在本极化前 分子己呈双极化而无极物质 Nonpo-lar Substance 则需先被诱导为双极性分子后 再极化之 不仅时间较慢 诱电率介质系数 亦低 是故不宜做为需容器之介质。

2.4  电容量

在2.1节中我们曾述及两金属片相对面积愈大或间隔愈小 均能使作用力依比例增加另外 亦能以选择适当的介质加强诱电效果 如以公式表之 即

在式中 为介质系数 是以真空时之介电常数所求出的各种介种常数 A为相对面积单位是平方公尺 d为距离 单位为公尺 C为电容量 单位为法拉 Farad简作F 又因在电子电路中 此基本单位的量太大了 所以常用微法拉或尼诺法拉或微微法拉。

一法拉的容量是指一伏特的电压加于电容器时 此电容器能储存一库伦Columb的电荷时的容量。

2.5  电容器的耐压

电容两端所施加之电压若提高 则其电荷亦增加 但是实际上此电压并不能任意加高 因为电容器二极片间之距离很小 电压升高后可能产生电昙 Corona即火花放电 而致电容遭到破坏 是故每一个电容器除了注明容量之外 工作电压也是一个非常重要的使用数据。

2.6  电容器的串并联

假如有单位面积之二金属片 形成一固定的电容量C 则此金属片之面积若增加为二单位时容量亦为2C 二单位面积之金属片未必一定是在一整大张面积 各单位间以导体互为连结 此称为电容器之并联。

电容器实施并联后 其总电容量为各并联电容量之和 亦即：

在某些特殊的情形下 电容器亦可串联使用 电容器串联使用 电容器串联时 串联容量之倒数为各容量之倒数和 亦即：

C = C1 + C2 + C3 …+ Cn

在某些特定的情形下 电容器串联使用 电容器串联时 串联容量之倒数为各容量之倒数和 亦即：

1/C = 1/ C1 + 1/ C2 + 1/C3 …+ 1/Cn

电容器实施串联后 会产生分压作用 其分压比为电容量之倒数比 因此虽施予直流电压 除非所有串联电容量均一样 否则串联后之总耐压值并非各耐压值之和。

2.7  电容器之等价电路

以上所述 均为一理想的电容器 亦即是只计电容不计其它。

 事实上电容器由于制造技术或要求忽略等原因除了有容量之外 亦存在着并联的或串联的或串联的内电阻和串联电感 图2-7A即其等价电路。

电路中之g为漏电阻 乃因介质或封装材料之电导 绝缘电阻之倒数所引起 更清楚地说 就是介质或封装材料并不是绝对绝缘的 既非绝对绝缘 便有漏电 是故漏电流乃因漏电阻所产生 漏电流会消耗电能 并不是我们所需要的 但不同介质和结构会有不同的漏电流 在使用时 宜视实际要求而选定之。

图中之Rs为串联电阻 串联电阻值主要来自电极片和引线之实效电阻此电阻若不能忽略 那么电容器在充放电过程中 必因此而消耗一部份电能而变成熟 不仅虚耗功率 电容器本身亦易因熟而遭破坏。

计量串联电阻所产生的影响时 常以功率因子 Power factor或逸散因子 Dissipation factor的倒数来表示 然而在小容量 不做功率用途时 时 却以Q来表示 Q是逸散因子的倒数。

图中之Ls为串联电感 产生之原因主要是由于部份电容器之内部结构是由二长条的金属箔片间以介质后缠绕而成电感对交流电会产生感抗 它与容抗的相移特性正好相反 是故在高频工作时 串联电感的存在宜特别注意。

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