電容是電路中的一個參數(shù)，它描述了電路元件在電場中存儲能量的能力。電容器是分立元件，可以在當(dāng)?shù)氐碾娮由痰曩徺I，但每當(dāng)導(dǎo)體彼此靠近時，電容效應(yīng)就會發(fā)生。

22條基本的電路和磁路

電容可以簡單到兩個平行的導(dǎo)電板(圖1。15)，被非導(dǎo)電介質(zhì)(如空氣，甚至是一張紙)隔開。

如果板的表面積比它們的分離大，電容由C = C Ad farads (1.20)

式中C為電容(farads, F)， C為介電常數(shù)(F/m)， A為平板面積(m2)， d為分離距離(m)。

示例1.8兩塊平行板的電容。求電容系數(shù)8.8 × 10−12 F/m，間隔0.001 m空氣的兩塊0.5 m2平行導(dǎo)電板的電容。

解決方案

C = 8.8 × 10−12 F/m·m0.520001m = 4.4 × 10−9 F = 0.0044µF = 4400 pF

注意，即使在這個例子中極板面積相當(dāng)大，電容也是一個非常小的數(shù)字。電力期貨資料，及供參考。在實踐中，為了在小體積中獲得大的表面積，許多電容器使用兩個柔性導(dǎo)體片組裝，用電介質(zhì)隔開，卷成圓柱形，連接導(dǎo)線連接到每個板上。

電子電路中的電容值通常在微法拉(10−6 F =µF)到皮法拉(10−12 = pF)范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)中使用的電容器要大得多，通常在毫法拉范圍內(nèi)。稍后，我們將看到如何使用不同的測量單位kVAR來表征大型電力系統(tǒng)電容器的尺寸。

雖然Eq.(1.20)可以根據(jù)物理特性來確定電容，但更重要的是電壓、電流和電容之間的關(guān)系。如圖1所示。15、當(dāng)電荷q在電容器的極板，電壓v在電容器上產(chǎn)生。這就引出了電容的基本定義，即電容等于在兩個極板之間產(chǎn)生1v電位差所需的電荷量:

C(法拉)= q(庫侖)v(伏特)(1.21)

由于電流是電荷加到極板上的速率，我們可以后置范圍(1.21)，然后求導(dǎo)得到

i = dqdt = C dvdt (1.22)

電容器的電路符號通常畫為兩條平行線，如圖1所示。但你也可能遇到圖1所示的符號。16 b。有時，電容器這個術(shù)語是用來表示電容器的，就像汽車點(diǎn)火系統(tǒng)中的情況一樣。

由電流與電壓的定義關(guān)系(1.22)可以看出，如果電壓不改變，那么進(jìn)入電容器的電流就必須為零。電力期貨資料，及供參考。也就是說，在直流條件下，電容器似乎是一個開路，沒有電流通過。

Dc: = 0, I = 0，

基爾霍夫電流電壓定律可以確定兩個并聯(lián)電容器的電容等于它們的電容之和，兩個串聯(lián)電容器的電容等于它們的電容之和的乘積，如圖1所示。17.

電容器的另一個重要特性是它們能夠以板間產(chǎn)生電場的形式存儲能量。由于功率是能量的變化率，我們可以寫成能量是功率的積分:

Wc = \ P dt = \ vi dt = \ vC dvdt dt = C \ vdv

24條基本的電路和磁路

我們可以寫成電容器電場中儲存的能量，電容器的最后一個特性是電容器上的電壓不能瞬間改變。要想瞬間改變電壓，電荷必須在零時間內(nèi)從一個極板移到另一個極板。為了從數(shù)學(xué)上看這個結(jié)論，可以把功率寫成能量的變化率，

P = dWdt = ddt (12Cv2) = Cv dvdt (1.25)

注意，如果電壓可以瞬間改變，dv/dt是無窮大的，因此需要無窮大的能量來引起這種變化，這是不可能的，因此得出電壓不可能瞬間改變的結(jié)論。當(dāng)我們研究將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的整流器時，將會看到這種特性的一個重要的實際應(yīng)用。電容器能抵抗電壓的快速變化，并用于平滑這種直流電源產(chǎn)生的直流電壓。在電力系統(tǒng)中，電容器還有許多其他的用途，我們將在下一章中探討。

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