平板电容器原理

一、平板电容器原理

电容器通常是由两块中间隔以绝缘材料的导电极板组成，用以隔开极板的绝缘材料叫做绝缘介质。 

电容器的基本性能是在电场作用下，极板上有储存电荷的能力。当把电容器的两极板上接通直流电源时，由于电场力的作用，与电源正极连接的电容器极板上将出现正电荷，与电源负极连接的极板上将出现负电荷，两个极板上带电量是相等的。

这样，在极板间的介质中建立了电场，电容器储存了一定量的电荷和电场能量。

实践证明，电容器极板上电荷量q的大小，与加在电容器两端的电压Uc的大小成正比。也就是说，加在两个极板问的电压越高，两个极板上积储的电荷也越多。

这个关系可以用下式表示 

q＝CUc                                     (3-1)  或                           

C＝q／Uc                                   (3-2) 

式中  C——电容，F；     

q——电荷量，C；       

Uc——电容器端电压，V。     电容量C是用来表征电容器储存电荷能力的大小，单位是法，用符号F表示，实用中由于法这个单位太大，通常不采用，一般用微法(μF)或皮法(pF)做单位(1μF＝10-6F，lpF＝10-12F)。                                                                        二、电容器电容量 

电容器电容量C的大小，决定于电容器本体几何尺寸(即极板面积和极间介质厚度)及介质的介电系数，与外界条件(如外加电压的高低)无关。若平板电容器极板的面积为S，两平行板极间的距离为d，则平板电容器的电容可表示为 

C＝εS/d                             (3-3)  式中  C——电容量，F；      

S——极板面积，cm2 ；       

d——极间介质厚度，cm；      

e——电介质的介电系数，F／cm。      

实用中，把各种绝缘材料的介电系数ε与真空中的介电系数ε。作比较，其比值εr叫做相对介电系数，因此                                  

ε＝εrε0                              (3-4) 

其中  ε0＝1／(4π×9×1011)＝8．84×10-14 F／cm。 

将ε0值及εr值代入式（3-3），

则得                              C=εrS/（36πd×1011 ）                      (3-5) 式中，符号含义与式（3-3）相同。  电力电容器通常用铝箔作极板，采用卷绕式平扁形元件。在这种结构中，由于极板双面起作用，其电容值约等于该元件展开成平面长条时的两部，即                            C=εrbl/（18πd×1011 ）                       (3-6) 式中  d——极板宽度，cm； 

50        l——极板长度，cm。