简单电容器

交互式电容器模拟 - 探索电容、充电过程和储能

电容: 0.00 pF
充电: 0.00 nC
电压: 0.00 V
能量: 0.00 nJ
电流: 0.00 μA
时间: 0.00 ms

电容器公式

C = ε₀εᵣ·A/d
Q = C·V | E = ½CV²
V(t) = V₀(1-e^(-t/RC))
Q(t) = Q_max(1-e^(-t/RC))

Q-V 曲线

充电曲线

参数设置

电容器的应用

📱

触摸屏

电容式触摸屏利用人体的电容来检测触摸。每次触摸都会产生电容变化,设备会注册这个变化。

📸

相机闪光灯

相机闪光灯电路将电容器充电到高电压,然后通过闪光灯快速放电,产生明亮的光脉冲。

🔋

电源滤波

电容器通过在峰值时储存电荷,在低谷时释放电荷,来平滑电源中的电压波动。

🎵

音频滤波器

电容器在音频分频器和滤波器中至关重要,阻止直流电,同时允许特定频率的交流信号通过。

理解电容器

关键概念

  • 电容 C 与极板面积 A 成正比,与距离 d 成反比
  • 介电材料通过减少极板间的有效电场来增加电容
  • 充电遵循指数曲线,时间常数 τ = RC
  • 电容器中储存的能量:E = ½CV² = ½QV = Q²/(2C)
  • 电荷 Q 与电压 V 成正比:Q = CV

介电材料

材料 介电常数 (εᵣ) 应用
空气 (εᵣ = 1.00059) 1.00059 可变电容器、射频电路
PTFE/特氟龙 (εᵣ = 2.1) 2.1 高频应用
玻璃 (εᵣ = 3.9) 3.9 高压电容器
云母 (εᵣ = 5) 5 精密电容器
水 (εᵣ = 80) 80 不实用(导电)