兩塊平行的金屬極板就構成一個電容元件。在外電源的作用下,兩個極板上能分別存貯等量的異性電荷形成電場,貯存電能。
因此,電容元件是一種能聚集電荷,貯存電能的二端元件。
1、電容元件的定義:
兩片靠得很近,相互平行且大小相同的金屬板A、B,中間隔以絕緣介質就構成了一個平行板電容器。
電容器一個極板上儲存的電量q與電容器兩端電壓u的比值稱為電容器的電容量,用符號C表示。因此
當電壓u的單位為伏特(V),電量q的單位為庫侖(C)時,則電容量C的單位為法拉,符號為(F)。常用單位有微法(uF)、皮法(pF),它們間的關係是:
2、電容元件的伏安關係及儲能
上式表示,某一時刻電容元件上的電流與其兩端電壓在該時刻的變化率成正比,即電容元件上的電壓變化得愈快,電流也就愈大;當電容元件上加以直流電壓時,由於其變化率為零,電容電流則為零。
因此電容元件具有斷直流、通交流的作用。
上式說明,電容元件在某時刻t的電壓,不僅與該時刻的電流i(t)有關,而且與該時刻以前的所有電流有關。因此,電容元件是一種記憶元件,電容元件上的電壓記憶了該時刻之前所有電流作用的效果。
當電容元件的電壓、電流參考方向關聯時,它吸收的功率應為:
顯然:可正,表示電容被充電而儲存能量;可負,表示電容放電而釋放能量;可為零。
電容元件從t0到 t這段時間內吸收的能量為
假設uC(t0) = 0,即電容沒有初始儲能,則
上式說明,某一瞬時電容元件的儲能僅與電容大小及該時刻的電壓值有關,而與通過電容的電流大小無關。