何為電容?電容為什么通高頻阻低頻?
電容,在這篇文章中不是指單位“電容”,而是我們生活中常說(shuō)的電容器。為增進(jìn)大家對(duì)電容的認(rèn)識(shí),本文將對(duì)電容以及電容通高頻阻低頻的原因予以詳細(xì)解釋。如果你對(duì)電容、電容器具有興趣,不妨和小編一起來(lái)繼續(xù)往下閱讀哦。
一、電容
最簡(jiǎn)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(shì)差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個(gè)電容器是不導(dǎo)電的。不過(guò),這樣的情況是在沒(méi)有超過(guò)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(duì)絕緣的,當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)都是可以導(dǎo)電的,我們稱這個(gè)電壓為擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。不過(guò)在中學(xué)階段,這樣的電壓在電路中是見(jiàn)不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當(dāng)做絕緣體看。
但是,在交流電路中,因?yàn)殡娏鞯姆较蚴请S時(shí)間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過(guò)程是有時(shí)間的,這個(gè)時(shí)候,在極板間形成變化的電場(chǎng),而這個(gè)電場(chǎng)也是隨時(shí)間變化的函數(shù)。實(shí)際上,電流是通過(guò)電場(chǎng)的形式在電容器間通過(guò)的。
二、為什么電容通高頻阻低頻
解釋一:
電容器有一個(gè)充放電的時(shí)間問(wèn)題。當(dāng)交流電的正半周,給電容器充電的瞬間,電路是有電流流過(guò)的,相當(dāng)于通路,一旦電容器充電完畢,則電路就沒(méi)有電流流過(guò)了,相當(dāng)于斷路。當(dāng)交流電的負(fù)半周到來(lái)時(shí),又將產(chǎn)生電流,先抵消掉原來(lái)充在電容上的那個(gè)相反的電荷,在繼續(xù)充電至充滿。
現(xiàn)在假設(shè)電容器需要的充電時(shí)間t一定,則當(dāng)一個(gè)頻率較高的交流電正半周結(jié)束時(shí),假設(shè)電容器容量夠大,還未充滿電,負(fù)半周就到來(lái)了,則這電路會(huì)一直流著電流,相當(dāng)于這電容器對(duì)這個(gè)高頻的交流電來(lái)說(shuō),是通路的。
如果這個(gè)交流電的頻率較低,正半周將電容器充滿電荷以后,負(fù)半周仍未到來(lái),則電流會(huì)在中途斷流,則電容器對(duì)于這個(gè)低頻的交流電來(lái)說(shuō),就不是完全通路了。
如果充電的時(shí)間相對(duì)于交流電的半周期來(lái)將,是有較大比例的,那么就可以這個(gè)電容器對(duì)這個(gè)頻率的交流電來(lái)講,還沒(méi)有完全斷路,只是有一定的阻抗。
如果充電的時(shí)間相對(duì)于那個(gè)頻率的交流電的半周期來(lái)講,是極短的,那么電容器就可以認(rèn)為完全斷路,沒(méi)有電流流過(guò)。
解釋二:
根據(jù)容抗的公式Xc = 1/(ωC)= 1/(2πfC)可知,頻率f越大,容抗越小,所以越容易通過(guò)
同理,頻率越小,容抗越大,所以越不容易通過(guò)。
為什么小電容通高頻,大電容通低頻?
解釋一:
大電容需要的介質(zhì)面積比較大,而電極和介質(zhì)是卷在一起或堆疊在一起的,要做到面積比較大,必然卷的或者堆疊的比較多,其分布電感就會(huì)變大,而分布電感越大,高頻越不容易通過(guò)。
從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說(shuō),電容越大,阻抗越小,通過(guò)的頻率也越高,但實(shí)際上超過(guò)1UF的電容大多為電解電容,有很大的電感成分,所以頻率高后反而阻抗會(huì)比較大,有時(shí)候會(huì)看到有一個(gè)電容量較大的電容并聯(lián)了一個(gè)小電容,這時(shí)大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高頻阻低頻,電容越大低頻越容易通過(guò),電容越小高頻越容易通過(guò),具體用在濾波中,大電容慮低頻,小電容慮高頻。
解釋二:
理論上電容越大阻抗越小,頻率越高越容易通過(guò),理論是沒(méi)錯(cuò)。
低頻通不過(guò)小電容:不是絕對(duì)通不過(guò),只是阻抗較大不容易通過(guò)。
高頻通不過(guò)大電容:理論上大電容高頻更容易通過(guò),只不過(guò)由于大電容制造工藝所限,一般都是卷制的,大電容本身分布電感比小電容要大得多,由于感抗與高頻阻抗成反比關(guān)系,所以就限制了高頻信號(hào)的通過(guò),一般電源濾波回路負(fù)責(zé)人的廠家會(huì)在大電容旁邊再裝個(gè)瓷片小電容濾除高頻干擾信號(hào)。
以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)電容的內(nèi)容,希望大家對(duì)本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章,可以在網(wǎng)頁(yè)頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。