创意电子学-小知识:电容器
文章目录
- 电容器
- 关于电容器
- 基础知识:关于法拉
- 注意:小心电容器造成伤亡
- 注意:观察电容器的极性!
- 迈克尔 • 法拉第和电容器
电容器
关于电容器
电容器内部不存在电连接。它的两根引线在内部与两块极板相连,极板之间间隔一定距离,中间用称为电介质的绝缘体隔开。因此,直流电无法通过电容器。但是,如果你把电容器连接在电池两端,它就会开始充电,如图 2-73 所示,因为一块极板上的电荷吸引另一块极板上相反的电荷。
现代电容器中,极板已经缩减成有弹性的金属薄膜。
两种最常见的电容器是陶瓷电容器(非常小,储存电荷量较少)和电解质电容器(要大得多)。电解质电容器通常做成小金属罐的形式,颜色可能有很多种,但黑色是最常见的。老式陶瓷电容器通常是圆盘形,而新式的电容器是小水滴形的。
陶瓷电容器没有极性,这意味着你不必担心它们应该如何连入电路。电解质电容器有极性,只有正确连入电路才能工作。
电容器的电路符号有两条线,代表两片极板。如果两条线都是直的,那么电容器就没有极性,可以用两种方式连接。如果一条线呈弧形,那么电容器的这一侧就必须连接到比另一侧更低的电势上。符号还可能包含一个 + 号,提醒你电容器的极性。图 2-74 所示为两种符号。
带弧线的符号已经不常使用了。人们认定,如果你有电解质电容器,那你就会将它连接正确。而且,高容值的多层陶瓷电容器已经生产出来,可能替代电解质电容器。
- 我的电路图只会用到无极性的电容器符号。使用电解质电容器还是陶瓷电容器取决于你的选择。
- 我的面包板电路图会在最可能用到的地方画出电解质电容器。但是,你也可以用陶瓷电容器来替代它。
基础知识:关于法拉
电容器的存储能力以法拉计量,用大写字母 F表示。法拉由迈克尔 • 法拉第(Michael Faraday)命名,他是又一位历史留名的电学先驱。
法拉是一个很大的单位,分成微法(μF,1 μF等于 1 F 的百万分之一)、纳法(nF,1 nF 等于 1 μF的千分之一)和皮法(p F,1 pF 等于 1 nF 的千分之一)。在美国,纳法这个单位用得不如欧洲多,容值可能用皮法或几分之一微法来表示。
皮法、纳法、微法、法拉的转换关系如图 2-72所示。
注意:小心电容器造成伤亡
如果一个较大的电容器充有很高的电压,它可以将该电压保持数分钟甚至数个小时之久。由于教程的电路使用的电压较低,因此你现在不用为这个问题担忧。但是如果你粗心大意,拆开一台老电视机,在里面翻来找去(我不建议你这么做),你就可能会遭遇飞来横祸。一个充满电的大电容器把你电死。
注意:观察电容器的极性!
最常见的电解质电容器使用铝极板。另外两种电容器分别使用钽和铌极板。这些电容器都对极性十分挑剔。在图 2-75 中,一个钽电容器插在面包板上,错误地连接到了一个能够输出很大电流的电源上。过了一分钟左右,电容器造反了,
砰的一声炸开,燃烧的碎片到处散落,一直烧到面包板里面。我们由此得到了一个教训:要注意电容器的极性!
迈克尔 • 法拉第和电容器
如前文所述,法拉是以迈克尔 • 法拉第的名字命名的。法拉第(1791—1867),英国化学家和物理学家,肖像见图 2-78。
虽然法拉第受的教育不多,数学知识也非常少,但是他给装订工人做了七年学徒,期间阅读了大量书籍,能够自学。而且,在他所生活的时代,相对简单的实验就能揭露电的基本特性。他有几项重大的发现,包括电磁感应,这一发现引导了电动机的发明。他还发现,磁力能影响光线。他的工作为他赢得了巨大的荣誉,而他的肖像也于 1991~2001 年印刷在 20 英镑的纸币上。
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