學習電子學/電容器

材料

另見介電質

充電和放電

充電

電容器 可以被認為是暫時的電壓源。假設一個電容器的額定電壓為 10 伏，那麼要給它充電，可以向其端子提供高達 10 伏的電壓，可能是直接的，也可能是透過串聯電阻。許多電容器需要正確的極性（施加電壓的方向），否則會導致損壞。電容器不一定要充滿電，但可以充滿電。
在第一次將電壓源連線到電容器的瞬間，大量的電流流入電容器，如果需要，可以透過串聯電阻來限制該電流。電壓源通常還具有內部電阻，但在某些計算中可以忽略該電阻。隨著電容器的充電，其端子的電壓會增加，由於它與施加的電壓相反，因此充電電流會減小，直到停止。此時電容器已充滿電，其端子的電壓等於施加的電壓。
通常，如果放一段時間，一個充電的電容器會慢慢地失去電荷。注意，連線在電容器端子上的電壓表代表一個“負載”，在某些計算中可能不能忽略。
如果將交流電連線到電容器，那麼電容器將在每個週期內充電和放電，並有交變電流流過，可以透過假設交流電壓在每個時刻實際上是一個變化的直流電壓，並仔細注意現有的電容器端子上的電壓是增加還是減少，來計算該電流。施加的交流電壓在那一刻。

電路中存在三種電壓。1) V_in 為電源電壓，2) V_R 為“壓降”，它在電阻上損失，與流過的電流成正比，3) V_C 為電容器/電容兩端的電壓。

放電

電容器 充電後相當於一個直流電壓源，連線在電容器端子上的電路元件決定放電電流的大小。任何這樣的電流都會減少電荷量，因此也會減少電容器端子上的電壓。

資訊

電容器 是另一個重要的基本電路元件。它們用作儲存能量的工具。它們由兩個由絕緣體隔開的導電板組成。電荷不會直接流過電容器。相反，當施加電壓時，電荷會在兩個板上積累。電荷的積累會在兩個板之間產生電場，這是能量儲存的方式。最終，板會“充滿”電荷，不再積累。此時，電容器儲存的能量由其大小和施加在其上的電壓決定。然後，可以透過某種開關將能量釋放到電氣負載中。電容器的大小由幾個因素決定：物理尺寸、使用的絕緣體材料、板的間距等。電壓等級的確定方式類似。電容器大小以法拉為單位。通常使用的電容器大小在微法範圍，雖然典型應用的下限可以低至皮法，上限可以高至毫法。

在低頻下，電容器相當無趣。它們充滿電荷後，不會發生任何事情。因此，在低頻（也稱為長時間）下，它們充當開路。然而，在更短的時間跨度（更高頻率）下，它們表現出更有用的行為。它們可以與電阻並聯組合，以控制流入它們的電荷量，使它們能夠以一定的速度充電和放電。這些特性被廣泛應用於定時電路，例如 555 定時器方波發生器。電容器還用於濾波。透過將它們與串聯電阻配對，電容器可以降低正弦波的幅度。幅度降低是頻率的函式。透過調整電阻和電容器的值，可以改變受影響的頻率和降低幅度。