電容器的種類繁多,幾乎所有的電子產品中都有電容器。在家電產品中,電容器隔直通交的特性,即隔斷直流,允許交流電通過;該類元器件在家電產品中應用十分廣泛, 它用字母"C」表示。下圖所示為幾種常見電容器的電路符號及實物外形。
一、電容器的功能
電容器在充電或放電過程中,電容器兩極板上的電荷有積累過程,或者說極板上的電壓有建立過程,因此電容器上的電壓不能突變。利用這些特性,電容器可以實現耦合、濾 波等功能。
1、電容器的耦合功能
電容對交流信號阻抗較小,可視為通路,而對直流信號阻抗很大,可視為斷路。在放大器中,電容常作為交流信號的輸入和輸出耦合電路器件。下圖所示為採用電容器耦合的晶體放大器。交流信號經耦合電容C1加到電晶體的基極,經電晶體放大後,由集電極輸出的信號經輸出耦合電容C2加到負載電阻RL上。
值得注意的是,該電路中的電源電壓Vcc經Rc為集電極提供直流偏壓,再經R1、R2為基極提供偏壓。直流偏壓的功能是給電晶體提供工作條件和提供能量,使電晶體工作在線性放大狀態。
此外,從該電路中可以看到,由於電容器具有隔直流的作用,因此,放大器的交流輸出信號可以經耦合電容器C2送到負載RL上,而電源的直流電壓不會加到負載RL上。也就是說從負載上得到的只是交流信號。
2、電容器的濾波功能
下圖所示為濾波電容器的濾波功能圖,電容器(平滑濾波電容器)應用在直流電源電路中構成平滑濾波電路。可以看到,交流電壓經整流後變成的直流電壓很不穩定,波動很大。由於平滑濾波電容器的加入,電路中原本不穩定、波動比較大的直流電壓變得比較穩定、平滑•
二、電容器的基本特性
在電容器內兩塊金屬板相對平行地放置,而不相接觸就構成一個最簡單的電容器。
1、電容器的充電原理
下圖所示為直流電路中電容的充電原理。如果把電容器的兩端分別接到電源的正、負極,那麼接正極的金屬板上的電子就會被電源的正極吸引過去;而接負極的金屬板,就會從電源負極得到電子。這種現象就叫作電容器的「充電」。充電時,電路中就有電流流動。兩塊金屬板有電荷後就產生電壓,當電容所充的電壓與電源的電壓相等時,充電就停止,電路中就不再有電流流動,相當於開路,這就是電容器能隔斷直流電的道理。
2、電容器的放電原理
下圖所示為直流電路中電容的放電原理。如果將接在電路中的電源拿開,而用導線把電容器的兩個金屬板接通(即視為將開關S斷開),則在電源斷開的一瞬間,電路中便有電流流通,電流的方向與原充電時的電流方向相反。隨著電流的流動,兩金屬板之間的電壓也逐漸降低,直到兩金屬板上的正、負電荷完全消失。這種現象叫作"放電"。
如果電容器的兩塊金屬板接上交流電,因為交流電的大小和方向在不斷地變化著,電容器兩端也必然交替進行充電和放電,因此,電路中電流就不停地流動。這就是電容器能通過交流電的道理。
下圖所示為信號通過電容器的狀態示意圖。電容對低頻信號的阻抗高,對高頻信號的阻抗低,信號頻率越低阻抗越大,對直流信號的阻抗為無窮大,有隔直流的作用。當信號通過電容器時,信號的頻率越低,衰減越大(如果是直流,則不能通過)。