电容量与电容器主要参数解析

1）电容量

电容器因其储存电能的特性而得名，为了表示电容器储存电能本领的大小，引入了电容量这个物理量。将如图2.9所示电容器与水容器进行对比，可以更好地理解电容量的物理意义。

图2.9　电容器与水容器对比

当在电容器两个极板上加上直流电压U后，极板上就有等量电荷Q储存，其储存电荷能力的大小称为电容量。电容量与电荷、电压的关系为

式中　Q——极板上所带电荷量，单位为库［仑］（C）；

U——极板间的电压，单位为伏［特］（V）；

C——电容量，单位为法［拉］（F）。

可见，在同一电压下电容器容纳电荷Q越多，电容量C越大，表明电容器容纳电荷的本领越强。

电容量的国际单位是法［拉］（F），另外，还有毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）（皮法又称微微法）等单位，它们之间的换算关系为

1F=103mF

1mF=103μF

1μF=103nF

1nF=103pF

记忆口诀

电容两端加电压，正负电荷两边站。

电荷在上电压下，两者相除来计算。

一般单位是法拉，微法皮法可换算。

电容量的大小取决于电容器本身的形状、极板的正对面积、极板的距离和绝缘介质的种类。电容器的电容量与电容器极板的面积成正比，与两极板间的距离成反比，即

式中　C——电容量，单位为法［拉］（F）；

S——极板的有效面积，单位为平方米（m2）；

d——两极板间的距离，单位为米（m）；

ε——绝缘介质的介电常数（不同种类的绝缘介质，其介电常数不同，计算时可查阅电工手册等资料）。

记忆口诀

电路能够存电能，绝缘极板两导体。

极板面积成正比，极板距离成反比。

绝缘介质有多种，介电常数成正比。

【友情提示】

有时候，电容器与电容量都简称电容，但是它们的含义是不一样的。电容器是一个能储存电能的电子元件，而电容量则是一个衡量电容器储存电能本领的物理量。

【阅读窗】

分布电容及预防措施

并不是只有电容器才有电容，在任何两个相邻的通电导体之间都存在电容，通常把这种电容称为分布电容或寄生电容。例如电力输电线之间、输电线与大地之间、晶体管各管脚之间以及元件与元件之间都存在电容，两根相距很近的平行导线之间的分布电容如图2.10所示，它对电路是有害的。

图2.10　平行导线之间的分布电容示意图

例如，现在非常流行的智能手机、车用音响设备等数字产品中，其线路排列紧密，且多采用双面印制板布线，在设计和布线时就要考虑尽量减小分布电容的影响，以抑制电源和地线可能产生的噪声。通常模拟电路区和数字电路区要合理地分开，电源和地线要单独引出。

又如，在家庭综合布线时，要将220V供电线路与电话线、网络线及音频、视频线等分开布线，且要求尽量不要平行走线。如果不能避免走平行线，则应留足够的距离，如图2.11所示。

图2.11　电视背景墙布线示例

2）电容器的主要参数

（1）主要参数

电容器的主要参数有标称容量、允许偏差和额定工作电压，这些参数一般直接标注在电容器的封装上，如图2.12所示。

图2.12　电容器主要参数的标注

①标称容量

成品电容器上所标注的电容量，称为电容器的标称容量。

②允许偏差

电容器的实际容量与标称容量存在一定的偏差，允许的最大偏差范围，称作电容器的允许偏差。电容器的标称容量与实际容量的偏差反映了电容器的精度。精度等级与允许偏差的对应关系见表2.3。实际容量和标称容量允许的最大偏差范围一般分为3级：Ⅰ级±5%，Ⅱ级±10%，Ⅲ级±20%。

表2.3　电容器的精度等级与允许偏差的对应关系

③额定工作电压(www.xing528.com)

额定工作电压是指电容器在规定的温度范围内，能够连续可靠地工作的电压。电容器承受的电压超过它的允许值可能造成电容器击穿而不能使用（金属膜电容器和空气介质电容器例外）。额定工作电压的大小与电容器所用介质和环境温度有关，常用的额定工作电压有6.3，10，16，25，50，63，100，400，500，630，1000，2500V。耐压是指电容器在规定时间内能承受的最高电压。耐压一般直接标注在电容器封装上，但有些电解电容器的耐压采用色环标注法（以下简称“色标法”）标注，位置靠近正极引出线的根部，所表示的意义见表2.4。

表2.4　电容器耐压色环标志

在交流电路中，电容器两端所加交流电压的最大值不能超过其耐压。

【友情提示】

电容器的参数是选用电容器的主要依据。

（2）标注方法

电容器主要参数的标注方法有直接标注法、数字标注法、字母与数字混合标注法和色标法，见表2.5。

表2.5　电容器主要参数的标注方法

续表

例2.1　某瓷片电容器上印有“104、K、200”3行字，试说明该电容器的规格。

解：104代表该电容器电容量为10×104pF=0.1μF，K表示电容量误差为±10%，200表示额定工作电压为200V。

例2.2　某电容器上印有105J，试说明该电容器的规格。

解：105表示电容器电容量为1000000pF=1μF，J表示电容量误差为±5%。

例2.3　如图2.13所示，试说明该电容器的规格。

图2.13　例2.3图

解：该电容器的电容量为22×104pF=0.22μF，电容量误差为J级（±5%），额定工作电压为160V。

【思考与练习】

一、填空题

1.以空气为介质的平行板电容器，若增大两极板的正对面积，电容量将______。

2.以空气为介质的平行板电容器，若增大两极板间的距离，电容量将______。

3.以空气为介质的平行板电容器，若插入某种介质，电容量将______。

4.某电容器的标称值为“10μF，±10%，160V”。使用时该电容器的工作电压不能超过______V。

5.20pF=________F。

6.两个电容器电量之比为2∶1，电压之比为1∶2，则它们的电容量之比为______。

二、选择题

1.下面关于电容器及其电容量的叙述，正确的是（　　）。

A.两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，就组成了电容器，跟这两个导体是否带电无关

B.电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的代数和

C.电容器的电容与电容器所带电荷量成反比

D.一个电容器的电荷增加量ΔQ=1.0×10﹣6C时，两板间电压升高10V，则电容器的电容量无法确定

2.下列电容量单位的换算，正确的是（　　）。

A.1F=10μF　　　　　　B.1F=100μF　　　　　　C.1F=1×103μF　　　　　　D.1F=1×106μF

3.选用电容器时，应特别注意（　　）。

A.电容器的编号前缀　　　　　　B.电容器的放大倍数

C.电容器的标称值和耐压值　　　　　　D.新旧程度

4.色环电容器的第四环为银色，其误差值是（　　）。

A.5%　　　　　　B.10%　　　　　　C.15%　　　　　　D.20%

三、判断题

1.电容器的电容量是不会随电荷量的多少而变化的。（　　）

2.电容器击穿的含义是：两极板间的绝缘介质被破坏，起不到绝缘的作用而导致短路。（　　）

3.电容器必须在电路中使用才有电量，因为此时才有电容量。（　　）

4.平行板电容器的电容量与外加电压的大小无关。（　　）

5.电容器的容量就是电容量。（　　）

6.某电容器上标注“3m3”，则其容量为3300pF。（　　）

7.某电容器上标注“3P3”，则其容量为3.3pF。（　　）

四、问答题

1.对于平行板电容器，如果增大两极板间的正对面积S，那么，电容器所带的电量Q会如何变化？

2.什么是电容器的额定工作电压？我们怎样才能知道某个电容器的额定工作电压是多少？