电容是电学基础中的一种元件,它可以存储电荷,并且在两个不同的电势之间储存电位能。一个电容器由两个导体板和它们之间的电介质组成,电介质通常是空气、纸或者塑料。电容大小的量级可以用单位法拉(F)来衡量。电容大小与导体板上的面积和板间距离有关。
电容的基本单位是法拉(F),1法拉的电容可以储存1库仑(C)的电荷,当2个具有1法拉电容、放置在空气中的均匀带-10 V和+10 V电势差的导体板很近时,两个导体板之间存储的电势差为10伏。电容是一种被动元件,不能改变电路的电压和电源。
电容并不能真正地把电流加大,它只是可以通过储存电荷来改变电路中电流的行为。当电容通过电源充电时,电荷会积累并在导体板上储存,当电源断开时,电荷会从电容器中释放。当电容器在电路中放置时,它接收电流的行为将取决于电容器的电荷储存状态。
在交流电路中,电容器可以起到导体功能,可以阻止直流电通过,而允许交流电通过。因此,电流的行为可以被电容器来改变。在直流电路中,电容器通常被用于控制电流的速率和时间常数,并且通常被作为滤波器或能量储存器等。
不同类型的电容器,对电流的影响也是不同的。固态电容器一般具有极低的直流阻抗,因此可以提供比电解电容器更大的电流。它们还可以从电路中获得高频信号,因此适合于一些高频电路和放大器应用。但是电解电容器可以承受更高的电压和能量,并且具有较低的串联电阻。而电路中使用的电容大小,类型和数量越多,电路中的电压、电流、电势差等参数就会受到更多的影响。
电容与交流电路中频率有着密切的关系,它们之间的作用也不同。在低频电路中,电容器会阻断通过电路的直流电流,阻止电容充电并完美地符合基尔霍夫定律。在高频电路中,电容器通过储存和释放电荷,整流电压和能量,因此能够导通通过电路的交流电流。
在高频电路中,导体板之间的电容和电感共同作用,并产生谐振。电容器在电路中实现能量转换,由电场能向电流能的变换,所以说电容器可以把电场能转换成电流能。而电阻器则将电场能转换成热能。这是交流电路中的一种能量变换方式。