电容是一个能够储存电荷的电子元件,它由两个导体板(通常是金属)以及它们之间的一种介质组成。当一个电池通过电容充电时,导体板上的电子开始累积,并且电容器内部的电场开始强化。如果电容器没有外部电路连接,则电子将停留在板上。此时,电容可以作为一种储存电荷的元件。
可以使用电容来调节电路中电荷的数量和电压的大小。在电子学领域中,经常使用电容来将输出信号平滑化,消除干扰信号和限制电流。大电容可以使电荷在电路中停留更长的时间,并且也可以使电路反应更缓慢。小电容则可以使电路反应更快。
电容还可以用于电路中的滤波器。滤波器是一种可以过滤掉电路中特定频率分量的元件。当一个信号经过一个电容的时候,高频分量会被隔离,并且低频分量则能够通过。利用这种特性,可以将电容添加到电路中,来阻挡哪些对于当前应用无用或者干扰性的高频噪声信号。
使用电容的滤波器通常被制成两种类型,即低通滤波器和高通滤波器。低通滤波器会通过低于一定频率的信号,同时阻止高于这个频率的信号通过。相反,高通滤波器可以用于阻止低于一定频率的信号并允许高于这个频率的信号通过。信号通过滤波器时,电容就像一道关卡,将只允许特定的信号分量通过。
在计算机科学和通信领域,电容也被用于生成电路中的时间延迟。这类电路通常被称为时钟电路。时钟电路在许多领域中都有广泛应用,例如在计算机中用于协调各个组件,使它们在正确的时间进行工作。时钟电路通过利用电容和其他元件(如晶体管和电感器)来生成非常准确和稳定的矩形波,这种波被用来同步电子元件和计算机时间。
为了使时钟电路变得更加准确,通常使用非常小的电容(低于1pF)。这些小电容能够迅速地收集电荷并释放电荷,从而产生非常精确的时间延迟。由于发射或抓取电子之间的微小时间差异可以对精确度产生影响,因此这些电容器通常由Surface Mount Technology(SMT)实现,这样它们就可以紧密地集成在电路板上。
电容也可以被用作一种感应器或者探测器。当物体靠近电容的时候,会在导体板周围建立一个电场。通过感应这个电场的变化,可以测量物体到电容板的距离和位置。电容感应器和探测器在工业和安防应用中广泛使用,例如在自动灯光、防盗系统和接近开关中。
通过使用电容感应器和探测器,可以测量金属、非金属、液体和空气中的物体。对于液体和气体探测,也可以使用特定类型的电容的变化来检测它们的存在。电容感应器和探测器通常由多个电容板和电子控制器(例如AD芯片)组成,来测量物体和板之间的电场变化,并输出一个电子信号。