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1. 概要
電容器包括二個電極,二個電極儲存的電荷大小相等,符號相反。電極本身是導體,二個電池之間由稱為絕緣體(或稱為介電質)隔開。電荷會儲存在電極表面,靠近介電質的部份。由於二個電極儲存的電荷大小相等,符號相反,因此電容器中始終保持為電中性。 介電質分子因電場影響而旋轉,旋轉後產生反向的電場,因此抵消了部份原有的電場,這個效應稱為介電極化。
2. 電容器的電容量
電容器的電容(C)是量測當電容器兩端的電位差或電壓(V)為特定值時,儲存在電容器電極的電荷量(Q):C = Q/V
若根據國際單位制,若儲存一庫侖的電荷可以在電容器兩端產生一伏特的電壓,此時電容器的電容量為一法拉(F)。在實務上,法拉是相當大的單位,電容器的電容量一般常以毫法拉 (mF, 1mF = 10-3F)、微法拉 (µF, 1µF = 10-6F)、奈法拉 (nF, 1nF = 10-9F) 或皮法拉 (pF, 1pF = 10-12F)表示。
電容量和電極的面積成正比,和二電極之間的距離成反比。電容量也和二電極間介電質的介電常數成正比。
平行板電容器的電容量如下式:
C = ε A/d; A >> d^2
其中 ε 是介電質的介電常數,A 是平板的面積,而d 是二平行板間隔的距離。
當電荷在電極上累積,在兩電極之間會產生電場,大小和所累積的電荷成正比,電場會在電容器的兩電極造成電位差V = E·d。
3. 儲能(儲存能量)
當電性相反的電荷分別在電容器的兩端累積,電容器兩端的電位差和電荷產生的電場開始增加。累積電荷越多,為抵抗電場所需要作的功就越大。儲存在電容器的能量(國際單位制中,單位為焦耳)等於建立電容兩端的電壓和電場所需要的能量。
計算電容器儲存的能量的公式如下:
E(stored) = (CV^2)/2 = (Q^2C)/2 = VQ/2
V 是電容兩端的電差。
另,如欲得知更多相關電容器資料,可連接:
i)
http://www.lightandmatter.com/html_books/4em/ch07/ch07.html
ii)
http://electronics.howstuffworks.com/capacitor.htm/printable