第3节 影响电容的因素(修订中)

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电容器结构的三个基本因素决定了所产生的电容量。这些因素都通过影响给定量的电场 (opens new window)力(两个板之间的电压)会产生多少电场通量(板之间电子的相对差异)来决定电容:

板面积:在所有其他因素相同的情况下,板面积越大,电容越大;较小的板面积会产生较小的电容。

_说明:_对于给定的场力(板上的电压),较大的板面积会导致更多的场通量(板上收集的电荷)。

越来越少的电容图

板间距:在所有其他因素相同的情况下,板间距越大,电容越小;更小的板间距提供更大的电容。

_说明:_更近的间距会导致更大的场力(电容器两端的电压除以极板之间的距离),从而对于施加在极板上的任何给定电压产生更大的场通量(在极板上收集的电荷)。

越来越少的电容图

介电材料:在所有其他因素相同的情况下,介电常数越大,电容越大;电介质的介电常数越小,电容就越小。

_说明:_虽然解释起来很复杂,但对于给定的场力,一些材料对场通量的抵抗力较小。对于任何给定的场力(施加的电压),具有更大介电常数的材料允许更多的场通量(提供更少的反对),因此可以收集更多的电荷。

越来越少的电容图

“相对”介电常数是指材料相对于纯真空的介电常数。数字越大,材料的介电常数越大。例如,相对介电常数为 7 的玻璃,其介电常数是纯真空的 7 倍,因此在所有其他因素相同的情况下,将允许建立比真空强 7 倍的电场通量。下表列出了各种常见物质的相对介电常数(也称为“介电常数”):

| 材料

相对介电常数(介电常数)
真空
空气
PTFE、FEP(“特氟隆”)
聚丙烯
ABS树脂
聚苯乙烯
蜡纸
变压器油
硬橡胶
木材(橡木)
有机硅
胶木
石英,熔融
木材(枫木)
玻璃
蓖麻油
木材(桦木)
云母,白云母
玻璃粘合云母
瓷器,滑石
氧化铝
蒸馏水
钡锶钛矿

任何一对分开的导体 (opens new window)的电容近似值可以用这个公式找到:

电容公式的近似

通过改变任何决定电容的物理因素,可以使电容器的值可变而不是固定。电容器结构中一个相对容易改变的因素是极板面积,或者更准确地说,是极板重叠量。

下图显示了使用一组交错金属板和气隙作为介电材料的可变电容器示例:

可变电容器空气介质

随着轴的旋转,各组板相互重叠的程度会发生变化,从而改变板之间可以建立集中电场的有效面积。这种特殊的电容器具有皮法范围内的电容,可用于无线电电路。

相关工作表:

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Last Updated: 3/22/2022, 10:47:08 PM