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何為電容?電容為什么通高頻阻低頻?

時間:2023-06-08 14:00:16來源:21ic電子網(wǎng)

導(dǎo)語:?最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個電容器是不導(dǎo)電的。

  一、電容

  最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個電容器是不導(dǎo)電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質(zhì)都是相對絕緣的,當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)都是可以導(dǎo)電的,我們稱這個電壓為擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。不過在中學(xué)階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當(dāng)做絕緣體看。

  但是,在交流電路中,因為電流的方向是隨時間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的,這個時候,在極板間形成變化的電場,而這個電場也是隨時間變化的函數(shù)。實際上,電流是通過電場的形式在電容器間通過的。

  二、為什么電容通高頻阻低頻

  解釋一:

  電容器有一個充放電的時間問題。當(dāng)交流電的正半周,給電容器充電的瞬間,電路是有電流流過的,相當(dāng)于通路,一旦電容器充電完畢,則電路就沒有電流流過了,相當(dāng)于斷路。當(dāng)交流電的負(fù)半周到來時,又將產(chǎn)生電流,先抵消掉原來充在電容上的那個相反的電荷,在繼續(xù)充電至充滿。

  現(xiàn)在假設(shè)電容器需要的充電時間t一定,則當(dāng)一個頻率較高的交流電正半周結(jié)束時,假設(shè)電容器容量夠大,還未充滿電,負(fù)半周就到來了,則這電路會一直流著電流,相當(dāng)于這電容器對這個高頻的交流電來說,是通路的。

  如果這個交流電的頻率較低,正半周將電容器充滿電荷以后,負(fù)半周仍未到來,則電流會在中途斷流,則電容器對于這個低頻的交流電來說,就不是完全通路了。

  如果充電的時間相對于交流電的半周期來將,是有較大比例的,那么就可以這個電容器對這個頻率的交流電來講,還沒有完全斷路,只是有一定的阻抗。

  如果充電的時間相對于那個頻率的交流電的半周期來講,是極短的,那么電容器就可以認(rèn)為完全斷路,沒有電流流過。

  解釋二:

  根據(jù)容抗的公式Xc = 1/(ωC)= 1/(2πfC)可知,頻率f越大,容抗越小,所以越容易通過

  同理,頻率越小,容抗越大,所以越不容易通過。

  為什么小電容通高頻,大電容通低頻?

  解釋一:

  大電容需要的介質(zhì)面積比較大,而電極和介質(zhì)是卷在一起或堆疊在一起的,要做到面積比較大,必然卷的或者堆疊的比較多,其分布電感就會變大,而分布電感越大,高頻越不容易通過。

  從理論上(即假設(shè)電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高,但實際上超過1UF的電容大多為電解電容,有很大的電感成分,所以頻率高后反而阻抗會比較大,有時候會看到有一個電容量較大的電容并聯(lián)了一個小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高頻阻低頻,電容越大低頻越容易通過,電容越小高頻越容易通過,具體用在濾波中,大電容慮低頻,小電容慮高頻。

  解釋二:

  理論上電容越大阻抗越小,頻率越高越容易通過,理論是沒錯。

  低頻通不過小電容:不是絕對通不過,只是阻抗較大不容易通過。

  高頻通不過大電容:理論上大電容高頻更容易通過,只不過由于大電容制造工藝所限,一般都是卷制的,大電容本身分布電感比小電容要大得多,由于感抗與高頻阻抗成反比關(guān)系,所以就限制了高頻信號的通過,一般電源濾波回路負(fù)責(zé)人的廠家會在大電容旁邊再裝個瓷片小電容濾除高頻干擾信號。


標(biāo)簽: 電力電子

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