何謂電容器?

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何謂電容器?

電容器(Capacitor)是兩金屬板之間存在絕緣介質的一種電路元件。其單位為法拉,符號為F。電容器利用二個導體之間的電場來儲存能量,二導體所帶的電荷大小相等,但符號相反。

電容器原理
  • 電容器包括二個電極,二個電極儲存的電荷大小相等,符號相反。電極本身是導體,二個電極之間由稱為絕緣體(或稱為介電質Dielectric,絕緣金屬隔開。這種金屬片通常用的是鋁片或是鋁箔,若用氧化鋁來做介質的就是電解電容器。電荷會儲存在電極表面,靠近介電質的部份。由於二個電極儲存的電荷大小相等,符號相反,因此電容器中始終保持為電中性。
  • 在下圖中,介電質分子因電場影響而旋轉,旋轉後產生反向的電場,因此抵消了部份原有的電場,這個效應稱為電極化
介質種類
從介質的種類來分,電容器可以分為四種:
  • 電解電容器如鋁電解電容器、鉭電解電容器等。
  • 有機電容器如紙介電容器、薄膜電容器(聚丙烯膜、聚酯膜、對聚苯硫醚膜等)。
  • 無機電容器(陶瓷、雲母、空氣)。
  • 超級電容器(雙電層電容器、贗電容器)。
乾式與濕式電解電容器的分別
  • 乾式其實也算濕的,稱為乾式的理由,只是因為它裡面的液體是容納在濕棉紗或紙或濃厚的動子裡。所以乾式電解電容器中就沒有像濕式有自由液體。
  • 濕式電解電容器中有鋁箔浸在硼砂水溶液內,因為硼砂溶液是一種電解液,它作成容器中的傳導面。由電解作用在鋁箔表面形成一層氧化鋁。氧化鋁就成了鋁箔和電解液之間的介電質濕式電解電容器常常都是密封在一隻罐子裡。

【任何兩個金屬板(不論大小), 中間隔開(中間可為任何絕緣體), 即構成一個電容器】

負電荷會負相吸引,而儲存在電容器中,此即電容器名稱之來源
電容器相關參數為 電容量,儲存的電量,裡面的電壓,所儲存的能量等
將電容器可以比擬成一個水桶,可以比較容易理解相關參數之間的關係
電容量 (C) 水桶直徑
儲存的電量 (Q) 儲存水量
裡面的電壓 (V) 水面高度
最重要的一個關係式為 Q=VC 或 V=Q/C
以V=Q/C 為例,可以想像成 水桶的水面高度等於總水量除以水桶直徑, 如此講很容易理解電容器各項參數之間的關係
電容器裡面儲存的能量為每一個電荷上的電壓,相當於水桶所儲存的位能.
W=1/2 QV = 1/2 CV 2

電池內部的化學物質會不斷的產生正負電荷,堆積在正負端點上

【當電池接上一個電容器的瞬間,會有電流產生 (電子的流動,即為電流)】
※(此時,相當於短路)