電容器的作用和工作原理

在電子線路中，電容用來(lái)通過(guò)交流而阻隔直流，也用來(lái)存儲(chǔ)和釋放電荷以充當(dāng)濾波器，平滑輸出脈動(dòng)信號(hào)。小容量的電容，通常在高頻電路中使用，如收音機(jī)、發(fā)射機(jī)和振蕩器中。大容量的電容往往是作濾波和存儲(chǔ)電荷用。13多個(gè)電容的串聯(lián)和并聯(lián)計(jì)算公式:C串:1/C=1/C1 1/C2 1/C3 。而且還有一個(gè)特點(diǎn)，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(dāng)然也有其他的，比如獨(dú)石電容、滌綸電容、小容量的云母電容等。電解電容有個(gè)鋁殼，里面充滿了電解質(zhì)，并引出兩個(gè)電極，作為正（ ）、負(fù)（-）極，與其它電容器不同，它們?cè)陔娐分械臉O性不能接錯(cuò)，而其他電容則沒(méi)有極性。

把電容器的兩個(gè)電極分別接在電源的正、負(fù)極上，過(guò)一會(huì)兒即使把電源斷開(kāi)，兩個(gè)引腳間仍然會(huì)有殘留電壓（學(xué)了以后的教程，可以用萬(wàn)用表觀察），我們說(shuō)電容器儲(chǔ)存了電荷。電容器極板間建立起電壓，積蓄起電能，這個(gè)過(guò)程稱為電容器的充電。這時(shí)，大電容的作用有點(diǎn)像水庫(kù)，使得原來(lái)洶涌的水流平滑地輸出，并可以保證下游大量用水時(shí)的供應(yīng)。充好電的電容器兩端有一定的電壓。電容器儲(chǔ)存的電荷向電路釋放的過(guò)程，稱為電容器的放電。

什么是超級(jí)電容器？

超級(jí)電容器是一種新型的儲(chǔ)能裝置，由于其相對(duì)于傳統(tǒng)的平板電容器具有較高的能量密度，而相對(duì)于二次電池而言其具有較大的功率密度，因此它常常被描述為能夠“bridge the gap between capacitor and battery”。必須定期對(duì)電容器組上的接觸點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)檢查，如發(fā)現(xiàn)松動(dòng)應(yīng)及時(shí)修復(fù)。Maxwell公司公布的超級(jí)電容器與鋰電池性能對(duì)比以及超級(jí)電容器的優(yōu)缺點(diǎn)的對(duì)比，如下面表格所示

參數(shù)                                       超級(jí)電容器                                   鋰電池

充電時(shí)間                                    1-10 s                                     10-60 min

循環(huán)壽命                        1,000,000  or 30,000次                         >500次

輸出電壓                               2.3 – 2.75 V                                    3.6 V

能量密度(Wh/kg)                          5                                           120-240

功率密度(W/kg)                       ~ 10,000                                   1,000-3,000

這里用E電動(dòng)勢(shì)作為電動(dòng)勢(shì)的符號(hào)，以區(qū)別于電場(chǎng)強(qiáng)度E。這個(gè)問(wèn)題的提出和教材（包括一些大學(xué)教材）有關(guān)。教材常把用電源對(duì)電容器充放電過(guò)程表示為圖6.9。這樣表示有三個(gè)問(wèn)題：1.只用電動(dòng)勢(shì)E電動(dòng)勢(shì)不能完全表示電源的特性，電源的特性必須用電動(dòng)勢(shì)E電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻r兩個(gè)物理量描述，不存在內(nèi)阻r＝ 0的電源。若有些電路中濾波效果不好，可以采用并聯(lián)電容的方式來(lái)增加濾波效果，但不是隨意的增加并聯(lián)的個(gè)數(shù)或隨意放置幾個(gè)電容，這樣只會(huì)浪費(fèi)材料。2.實(shí)際充電過(guò)程中電源內(nèi)阻r可以起到限制充電電流的作用；但是如果電容器的電容較大、電源電動(dòng)勢(shì)較高，還需要在電路中串接限流電阻以防止充電電流過(guò)大損壞電源和電流表。3.如果電容器電容較大且充電電壓較高，放電時(shí)也應(yīng)增加限流電阻，以免損壞電流表。

下面就討論電源給電容器充電的過(guò)程中能量的分配問(wèn)題，設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)和電容器電容量都不大，充電電路如圖6.10和圖6.11所示。第1、沒(méi)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(gè)電容的電量相同。圖6.10 和圖6.11 是一樣的，只是對(duì)電源的表示方法不同，圖6.10 中把電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分開(kāi)表示，圖6.11中把電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻合起來(lái)標(biāo)注在電源下方，這樣才是電源的正確表示方法。

在汽車音響電路中的實(shí)際效果是：

1、能夠減小機(jī)頭及功率放大器由于電源不良所帶來(lái)的噪音。

2、在播放大動(dòng)態(tài)的節(jié)目源時(shí)，減小由于突然電壓降而帶來(lái)的放大器非線性失真。

3、在優(yōu)良的汽車音響系統(tǒng)中（對(duì)于低擋的汽車音響系統(tǒng)作用是不明顯的），由于信號(hào)在電路中的損失更小了，可以使中音區(qū)部分表現(xiàn)飽滿；高音部分聲音通透性更好，1聲音更更明亮；使其低音部分更充實(shí)而富有彈性。對(duì)汽車音響音質(zhì)的提升具有不可替代的作用。

   汽車電容器在南方稱為“大水塘”，顧名思義其作用是“大水塘”中有充足的水源供應(yīng)，保證機(jī)器更好地工作。