电容器的电容优化技巧

实验4-6：重复实验4-5，并在充电时对电容器施加两倍的电压。对此应注意，电容器在实验前应放电。观察电流表指针的偏转。

在充电和放电时，电流表的偏转量为实验4-5的两倍。（提示：电容器总是通过电阻放电，因此没有留下剩余电荷。）

把电容器上的电压提高两倍，则在电容器板上的电荷也提高2倍。参数Q/U是一个常量，把它称为电容器的电容C。

当1V时的电荷为1As，则电容器的电容为1法拉（1F）（1F=1As/V）

电容器的电容：

式中 C——电容；

Q——电荷；

U——电压。

实践中法拉的单位太大，所以人们使用小的电容单位（概述）。

提要：电容的导出单位

•1毫法拉=1mF=10^-3F

•1微法拉=1μF=10^-6F

•1纳法拉=1nF=10^-9F

•1皮法拉=1pF=10^-12F

计算例题：

a）给出图4-13所示电容器以nF和pF为单位的电容。

b）当电容器上的电压为100V时其电荷是多少？

解：

a）C=0.68μF=680nF=680000pF

b）

图4-13 箔电容器

电容器电容的计算

电容器的电容也取决于其结构。

实验4-7：用一个文式测量电桥测量如图4-14所示的演示板电容器的电容。对此应注意用尽可能短的断路测量装置。用大的极板重复测量。

极板的面积越大，电容就越大。

当加大极板的面积时，则就存在一个大面积用于支配电荷。

实验4-8：重复实验4-7，并把电容器的板距缩少一半。

当板距为一半时，文式测量电桥指示出加倍的电容。(www.xing528.com)

当板距减小时，则正、负电荷在极板上的吸力加强。因此，在电容器中由所施的电压而引起的电荷要比长板距的多。

实验4-9：重复实验4-8，并把硬纸或如聚苯乙烯一类的塑料的绝缘材料放到两极板之间的空间中。测量电容器的电容。

电容随放在两极板间的绝缘材料的类型而变化。

图4-14 演示电容器

在电场的影响下电介质中的分子得以取向，人们称这一过程为电介质的极化。因此，按绝缘材料，一定量的原有电容器电荷被束缚住。电容器极板可以接纳所增加的电荷，直至在极板之间重新达到一种电压状态，就像没有使用电介质时的一样。容纳多的电荷意味着电容增大。电介质也影响电容器的电容。

当用其他材料代替空气时，电容器电容增加的倍数称为绝缘材料的相对介质常数（表4-2）。

表4-2 绝缘材料的相对介电常数（ε_r）

ⓘ平板电容器的电容与以下参数有关：

•极板的面积A

•板距l

•相对介质常数εr

式中 C——电容；

ε₀——真空介电常数，；

ε_r——相对介电常数；

ε——介电常数；

A——极板的面积；

l——板距。

相对介质常数越大、极板面积越大、板距越小，则电容器的电容越大。

计算例题：

具有板距为0.5mm的板式电容器其极板的面积为30cm²。求当其为以下介质时的电容：

a）空气。

b）厚度为0.5mm的硬纸板（ε_r=4）。

解：

a）

b）