本文目录一览
- 1、为什么增大电压可以使静电计的张角变大?
- 2、电化学电容器的电极的基本结构是什么?
- 3、高中物理-电容器?
- 4、关于课本用静电计探究电容的N个问题
- 5、导体球壳的电势
- 6、电容器只有一块极板与电源相连,为什么不会发生充电,使极板(至少与电极相连的那个极板)累积上电荷?
为什么增大电压可以使静电计的张角变大?
静电计内的带小球的中心杆和指针是相连的两个导体,它与外壳绝缘,实际上可以把带小球的中心杆和指针是相连的两个导体与外壳绝缘看成是一个电容器的两个电极,增大电压就是成给电容器上电压增大,当电压增大时,电容器的两个电极上电量就增大,也就是带小球的中心杆和指针上带的电量也增加(它们是相连的导体,带的是同种电荷),由于同种电荷排斥,张角就更大了。电化学电容器的电极的基本结构是什么?
电化学电容器的单元由一对电极,隔膜和电解质组成,两电极之间为电子阻塞离子导通的隔膜,隔膜及电极均浸有电解质。用于电化学电容器电极材料的主要有碳材料、金属氧化物和导电聚合物等。碳基材料是目前工业化最成功的超级电容器电极材料,近来的研究主要集中在提高材料的比表面积和控制材料的孔径及孔径分布。目前的碳基材料主要有:活性炭粉、活性炭纤维、碳气凝胶、碳纳米管、纳米碳纤维等。碳基材料性能稳定,价格便宜,但电极内阻较大,不适合在大电流下工作。金属氧化物主要集中在二氧化钌(RuO2)的研究上,其电导率比碳基材料大两个数量级,且在硫酸溶液中稳定,比电容高达768 F/g ,是目前较理想的金属氧化物电极材料,但其昂贵的价格限制了它的广泛应用。-----来自百度百科高中物理-电容器?
两个相互靠近的导体,中间夹一层不导电的绝缘介质,这就构成了电容器。当电容器的两个极板之间加上电压时,电容器就会储存电荷。电容器的电容量在数值上等于一个导电极板上的电荷量与两个极板之间的电压之比。电容器的电容量的基本单位是法拉(F)。在电路图中通常用字母C表示电容元件。电容器在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用。晶体管收音机的调谐电路要用到它,彩色电视机的耦合电路、旁路电路等也要用到它。
随着电子信息技术的日新月异,数码电子产品的更新换代速度越来越快,以平板电视(LCD和PDP)、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长,带动了电容器产业增长。
简介编辑
电容器是储存电量和电能(电势能)的元件。一个导体被另一个导体所包围,或者由一个导体发出的电场线全部终止在另一个导体的导体系,称为电容器。
平行板电容器的电容公式:
其中,UA-UB为两平行板间的电势差,εr为相对介电常数,k为静电力常量,S为两板正对面积,d为两板间距离。说明:平行板电容器内的电场是匀强电场。 [3]
电容与电容器不同。电容为基本物理量,符号C,单位为F(法拉)。 [3]
通用公式C=Q/U,平行板电容器专用公式:板间电场强度E=U/d。 [3]
电容器主要参数编辑
(1)标称电容量,为标志在电容器上的电容量。但电容器实际电容量与
电容充电过程
电容充电过程
标称电容量是有偏差的,精度等级与允许误差有对应关系。一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级表示容量精度,根据用途选取。电解电容器的容值,取决于在交流电压下工作时所呈现的阻抗,随着工作频率、温度、电压以及测量方法的变化,容值会随之变化。电容量的单位为F(法)。 [4]
电容器既然是一种储存电荷的“容器”,就有“容量”大小的问题。为了衡量电容器储存电荷的能力,确定了电容量这个物理量。电容器必须在外加电压的作用下才能储存电荷。不同的电容器在电压作用下储存的电荷量也可能不相同。国际上统一规定,给电容器外加1伏特直流电压时,它所能储存的电荷量,为该电容器的电容量(即单位电压下的电量),用字母C表示。电容量的基本单位为法拉(F)。在1伏特直流电压作用下,如果电容器储存的电荷为1库仑,电容量就被定为1法拉,法拉用符号F表示,1F=1Q/V。在实际应用中,电容器的电容量往往比1法拉小得多,常用较小的单位,如毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)等,它们的关系是:1微法等于百万分之一法拉;1皮法等于百万分之一微法,即: [5]
1法拉(F)=1000毫法(mF);1毫法(mF)=1000微法(μF);1微法(μF)=1000纳法(nF);1纳法(nF)=1000皮法(pF);即:1F=1000000μF;1μF=1000000pF。 [5]
(2)额定电压,为在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压。如果工作电压超过电容器的耐压,电容器将被击穿,造成损坏。在实际中,随着温度的升高,耐压值将会变低。 [4]
(3)绝缘电阻。直流电压加在电容上,产生漏电电流,两者之比称为绝缘电阻。当电容较小时,其值主要取决于电容的表面状态;容量大于0.1μF时,其值主要取决于介质。通常情况,绝缘电阻越大越好。 [4]
(4)损耗。电容在电场作用下,在单位时间内因发热所消耗的能量称做损耗。损耗与频率范围、介质、电导、电容金属部分的电阻等有关。 [4]
(5)频率特性。随着频率的上升,一般电容器的电容量呈现下降的规律。当电容工作在谐振频率以下时,表现为容性;当超过其谐振频率时,表现为感性,此时就不是一个电容而是一个电感了。所以一定要避免电容工作于谐振频率以上。 [4]
作用编辑
电容器
电容器
在直流电路中,电容器是相当于断路的。电容器是一种能够储藏电荷的元件,也是最常用的电子元件之一。 [6]
这得从电容器的结构上说起。最简单的电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质(包括空气)构成的。通电后,极板带电,形成电压(电势差),但是由于中间的绝缘物质,所以整个电容器是不导电的。不过,这样的情况是在没有超过电容器的临界电压(击穿电压)的前提条件下的。我们知道,任何物质都是相对绝缘的,当物质两端的电压加大到一定程度后,物质都是可以导电的,我们称这个电压为击穿电压。电容也不例外,电容被击穿后,就不是绝缘体了。不过在中学阶段,这样的电压在电路中是见不到的,所以都是在击穿电压以下工作的,可以被当做绝缘体看。 [6]
但是,在交流电路中,因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程是有时间的,这个时候,在极板间形成变化的电场,而这个电场也是随时间变化的函数。实际上,电流是通过电场的形式在电容器间通过的。 [6]
电容器的作用:
●耦合:用在耦合电路中的电容称为耦合电容,在阻容耦合放大器和其他电容耦合电路中大量使用这种电容电路,起隔直流通交流作用。 [6]
●滤波:用在滤波电路中的电容器称为滤波电容,在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路,滤波电容将一定频段内的信号从总信号中去除。 [6]
●退耦:用在退耦电路中的电容器称为退耦电容,在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路,退耦电容消除每级放大器之间的有害低频交连。 [6]
●高频消振:用在高频消振电路中的电容称为高频消振电容,在音频负反馈放大器中,为了消振可能出现的高频自激,采用这种电容电路,以消除放大器可能出现的高频啸叫。 [6]
●谐振:用在LC谐振电路中的电容器称为谐振电容,LC并联和串联谐振电路中都需这种电容电路。 [6]
●旁路:用在旁路电路中的电容器称为旁路电容,电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号,可以使用旁路电容电路,根据所去掉信号频率不同,有全频域(所有交流信号)旁路电容电路和高频旁路电容电路。 [6]
●中和:用在中和电路中的电容器称为中和电容。在收音机高频和中频放大器,电视机高频放大器中,采用这种中和电容电路,以消除自激。 [6]
●定时:用在定时电路中的电容器称为定时电容。在需要通过电容充电、放电进行时间控制的电路中使用定时电容电路,电容起控制时间常数大小的作用。 [6]
●积分:用在积分电路中的电容器称为积分电容。在电势场扫描的同步分离电路中,采用这种积分电容电路,可以从场复合同步信号中取出场同步信号。 [6]
●微分:用在微分电路中的电容器称为微分电容。在触发器电路中为了得到尖顶触发信号,采用这种微分电容电路,以从各类(主要是矩形脉冲)信号中得到尖顶脉冲触发信号。 [6]
●补偿:用在补偿电路中的电容器称为补偿电容,在卡座的低音补偿电路中,使用这种低频补偿电容电路,以提升放音信号中的低频信号,此外,还有高频补偿电容电路。 [6]
●自举:用在自举电路中的电容器称为自举电容,常用的OTL功率放大器输出级电路采用这种自举电容电路,以通过正反馈的方式少量提升信号的正半周幅度。 [6]
●分频:在分频电路中的电容器称为分频电容,在音箱的扬声器分频电路中,使用分频电容电路,以使高频扬声器工作在高频段,中频扬声器工作在中频段,低频扬声器工作在低频段。 [6]
●负载电容:是指与石英晶体谐振器一起决定负载谐振频率的有效外界电容。负载电容常用的标准值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。负载电容可以根据具体情况作适当的调整,通过调整一般可以将谐振器的工作频率调到标称值。
关于课本用静电计探究电容的N个问题
静电计又叫电势差计或指针验电器。它可以指示导体是否带电、两发导体间的电势差。关于静电计参阅:http://baike.baidu.com/view/779197.htm从静电计结构上来看,静电计内的带小球的中心杆和指针是相连的导体,它与金属外壳绝缘,实际上可以把带小球的中心杆和指针是相连的导体与金属外壳看成是一个电容器的两个电极。
首先解答(3):从图上看,A与金属壳接地则A与金属壳的电势相等,B与金属球相连则B与金属球电势相等。那么BA的电势差跟的电势差相等。
“(3)书上说A与金属壳接地,B与金属球相连是为了使AB的电势差跟指针和金属球间的电势差相等。为什么会相等呢?接在一起就相等了吗?”应该说“B与金属球相连是为了使BA的电势差跟指针金属球与金属壳间的电势差相等”,因为指针和金属球是相连的导体,它们之间电势相等。
接下来看(1):既然BA的电势差跟指针金属球与金属壳间的电势差相等,静电计指示的又是电势差,那么A与B的电势差越大,静电计(与金属壳间)的电势差也越大,静电计的指针偏转就越大。
再来解答(2):没错,A的电荷是由B感应起电的,说明从B板上的正电荷发出的电力线要在终止到A板上的负电荷,那么B板上有多少电荷A板上就有多少负电荷(感应的正负电荷总是等量的)。当AB的距离改变时,AB间的电势差也会随着改变,静电计的电势差跟着变化,说明静电计的指针金属球的带电量也跟着变化,而B板与指针金属球带电量总量没变,所以B板的电量就会随AB的距离改变而改变。但是应该知道,静电计的电容量非常小,也就是说很灵敏,指针金属球上的带电量很少,它的变化量就更小,所以在实验中可以看成B板的带电量不变,相对应的A板的带电量也不变。
导体球壳的电势
导体球壳的电势V_out=k*Q/r。导体球壳的电势分为两种情况,分别是内部电势和外部电势。内部电势,在导体球壳内部,由于电荷是均匀分布的,因此导体球壳内部的电势是一个常数,即V_in=k*Q/R其中,k为电介质常数,Q为导体球壳所带电量,R为导体球壳的半径。外部电势在导体球壳外部,由于导体球壳带电,因此会在导体球壳周围产生一个电场。根据高斯定理,导体球壳周围的电场是与球心距离r成反比的,即,E_out=k*Q/r^2,因此,导体球壳周围任意一点的电势为V_out=k*Q/r,其中,k为电介质常数,Q为导体球壳所带电量,r为该点与导体球壳球心的距离。注意,在导体球壳外部,这个电势是与位置有关的,因此它不是一个常数。电容器只有一块极板与电源相连,为什么不会发生充电,使极板(至少与电极相连的那个极板)累积上电荷?
首先,bai这里要分清楚电势和电势差的du区别,电势是一个相对量,zhi其参考点可dao以任意取。就比如,你说的电源正极和负极,是选取同一个零参考点来定义的(一般都是取无限远处为零电势)。电势差是电场中两点之间的电势之差,具有绝对性(即,无论选取何处为零电势,只要电场和两点的相互位置确定了,电势差也就定了)。
其次,电势差是电荷定向移动的原因,而电势不是。
搞清楚了上述两点,我们就可以这样来分析你的问题:电容器的两极板在连接电源的正负极之前,可视为是零电势,在连接电源的瞬间,电源正极(正电势)—电容器(零电势)—电源负极(负电势)形成回路,电荷定向移动,形成充电电流。当电容器极板电荷量达到一定数量时,极板电势与所连电极相同(如你所说,A极板和电源正极电势相同,B极板和电源负极电势相同),电势差为零,电荷移动停止,充电完成。如果电容器只有一块极板与电源相连,则无法形成回路而不会有电荷移动,即,该极板不会带电。
补充说明:电路中电荷定向移动,必须形成通电回路。
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