第八节 认识电容
电容是电容器的简称,它是一种能充放电的重要电子元器件,在电路中不消耗电能,“通交流,隔直流”是电容的特性,在电路中主要起滤波、信号耦合等作用。
常见的电容分为瓷介电容、独石电容、涤纶电容,这些电容在使用中无极性之分(也就是在使用中不需要区分它的引脚顺序,不需要区分正负极),还有一类电容,例如:铝电解电容、钽电解电容,电解电容在使用中有极性之分,需要区分正负极,极性不能搞错。
在制作中会经常用到瓷介电容、独石电容、铝电解电容,我们重点介绍它们。
无极性电容图形符号如图1-8-1所示,用字母C表示。
图1-8-1 无极性电容图形符号
极性电容图形符号见图1-8-2。多了一个小“+”号,带“+”号的一端是正极,另一端是负极,也用字母C表示。
图1-8-2 极性电容图形符号
电容容量的单位是法拉,简称法(F),但是此单位太大,实际中常用的单位是微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF)。
它们之间的换算关系如下:
1F(法)=106μF(微法)
1μF(微法)=106pF(皮法)
1nF(纳法)=103pF(皮法)
一、瓷介电容
瓷介电容外形见图1-8-3。瓷介电容有耐压与容量两个重要参数,在使用中必须在低于耐压的环境下使用,对于高耐压的瓷介电容,耐压值印在元件的表面,普通的瓷介电容耐压值一般在整个包装上有标注,做实验常用的耐压值为50V。
图1-8-3 瓷介电容
瓷介电容的容量一般为1~1000pF。小于100pF的电容,一般会标注在外壳上,例如一个瓷介电容上面标注30,那就代表它的容量是30pF。
容量为100pF以上的电容在外壳上标注3个数字,前两位表示有效数字,第3位表示需要添“0”的个数,比如一个瓷介电容的外壳标注102,那就代表它的容量是1000pF。
独石电容也叫片式多层瓷介电容,独石电容外观见图1-8-4。
图1-8-4 独石电容外观
容量的标注方法与瓷介电容类似。如图1-8-5中这个独石电容的容量就是1000000pF(即1μF)
图1-8-5 电解电容外观
二、电解电容
几乎在所有电路中都有电解电容的身影,外形见图1-8-5。
电解电容的耐压与容量一般都标注在外壳上,见图1-8-6。
图1-8-6 电解电容重要参数(此电解电容的耐压是16V,容量是470μF)
电解电容是极性电容,在使用中正极需要接到高电位,负极接低电位,那么不用仪表如何从外观区分电解电容的正负极呢?新购的电容,未使用以前,引脚长的是正极,短的是负极,如图1-8-7所示。
图1-8-7 电解电容正负极引脚长短判别(引脚长的是电解电容的正极)
在外壳上一般也有标明“--”的标志,与之相对应的是电解电容的负极,见图1-8-8。
图1-8-8 电解电容负极标识
如果电解电容在使用中极性接反,轻则会使电容漏电电流增加,重则会将电容击穿而损坏。
三、微动开关(也称为按键)
鼠标的左右键,就是两个微动开关,按压时导通,不按压时断开。微动开关有四个引脚和两个引脚两种,这里只介绍两个引脚的。
微动开关的图形符号见图1-8-9,用字母S表示,外观见图1-8-10。
图1-8-9 微动开关图形符号
图1-8-10 微动开关(两脚)
四、电容充放电
1.电路图
电路见图1-8-11。
图1-8-11 电容充放电电路图
2.元器件清单
3.面包板制作
如图1-8-12所示。
图1-8-12 “电容充放电”面包板制作展示
电源经过S1为电容充电,电容充的电荷经过S2点亮LED,构成放电回路。
操作步骤:
首先按下左面的微动开关(S1)大约3s,该时间段为电容充电,然后再按压右边的微动开关(S2),可以看到发光二极管点亮后熄灭。
儿子:爸爸,是不是电路出问题呢?怎么点亮后又熄灭了?电容是不是与电池一样?
父亲:电路没有问题,电容是可以储存电荷的,电容的容量越大,储存越多,点亮的LED的时间就越长,但是电容不能等同于电池,电容上的电荷依靠外来电源,而电池中的电荷是它内部化学能经过转化“源源不断”提供,在放电时电容上的电荷会在很短的时间内放完,所以你看到LED点亮后不久又熄灭。
儿子:有什么办法可以延长点亮时间吗?
父亲:提高电容的容量可以延长LED点亮时间。如何提高电容的容量呢?前面讲过两个电阻串联电阻增加,而电容相反,并联提高容量。在刚才的电路中,电容旁边再并联一个电容,观察实验效果,见图1-8-13。
图1-8-13 增加电容容量,观察LED点亮时间
注意
两个相同的电容串联,总容量是单个电容容量的一半;两个相同的电容并联,总容量是单个电容容量的两倍。
4.装配图
图1-8-14 装配图