電子世界一直是推動技術發展的跳板。 而這個跳板是由冷凝器等小部件組成的。 在這篇奇特的文章中，您將詳細了解什麼是電容器？它的不同功能及其在不同領域的重要性。
冷凝器
開始電容的研究，我們先來解釋一下 什麼是電容器。 它是一種無源電子元件，也就是說，它本身不發電，能夠儲存電荷，稍後釋放。 你可以找到他作為 電容器或電容器。 它內部保持的電荷是電位差或電壓差。
捐贈者計數的故事發生在 1745 年，當時德國人 Ewald Georg von Kleist 意識到電荷存儲是可能的。 這是由於他使用電纜將靜電發生器連接到玻璃壺或瓶子內的一定體積的水時發生的事故。 當他取下電纜並將手放在上面時。
不到一年，荷蘭物理學家 Pieter van Musschenbroek 發明了具有相同特性的電容器。 為了紀念他工作的大學，他稱這種冷凝器為“萊頓瓶”。
電容器是如何工作的？
現在讓我們看看 電容器的工作原理 y 什麼是電容器. 它設法存儲電荷的方式是使用兩片由導電材料（例如鉭）製成的薄片，它們由一些介電材料（例如空氣）隔開。
在繼續之前，重要的是不要將電介質與完全絕緣的材料混淆。 也就是說，所有電介質都是絕緣體，但這並不一定使所有絕緣體都是電介質。 介電材料在承受大電荷時具有導電能力並破壞介電強度。 其中一些材料可以是：陶瓷、紙、蠟、玻璃、油等。 完全絕緣的材料是那些無論承受多少電荷都不會成為導體的材料，例如橡膠。
現在，由電源供電的電容器內部的極板將以相同的部分充電，但具有不同的符號。 這意味著一個電荷將為正 (+ q)，另一個電荷將具有相同的大小但帶有負電荷 (-q)，在這些電荷相等但符號不同的情況下，這就是所謂的電位差或電壓差。
通常，在電容器中使用空氣、紙、鉭、鋁和陶瓷作為介電材料，此外，在某些電容器中還使用某些塑料。
電容器或電容器具有的存儲容量以法拉為單位計算。 大多數電容器的範圍是從微微 (pF) 到微 (uF) 法拉。 計算電容器容量的公式為：
C=q/V
其中：
q = 是每個板存儲的電荷。 它的單位是庫侖（C）
V = 是電容器的兩個薄片或導體之間的電壓、電壓或電位差。 它的單位是伏特 (V)
應用這個公式，如果我們假設負載 1 和電壓 1 的值，它會給我們 1 法拉。 然而，這只是一個例子，因為這種容量的電容器不存在，因為它會非常大。 為了得到一個想法，它將覆蓋 1000 m 的空間2.
現在，如果我們想知道電容器可以存儲的電壓，知道電容器的電荷和法拉數，那麼我們可以從前面的方程求解電壓：
V=q/C
電容器的充放電
電容器的特性之一是它的放電是漸進的，而不是立即放電。 電容器具有放電時間段。 此屬性允許電容器具有其他應用，例如電路中的定時器和濾波器。
當電容器充滿電時，它允許電壓通過。 當電源斷開時，電容器開始逐漸向負載或消耗電壓的元件釋放電壓。
通常，出於電容器保護的原因，電容器總是在電阻器之前。 即使電容器的內阻很小，也可以忽略不計，如果不注意保護電容器，就會損壞甚至爆炸。
電容充電
為了簡單說明電容器充電時的行為，我們將用最常用的例子來說明：
讓我們考慮一個電路，其中有一個電源，如電池，一個名為 R1 的電阻器，負責控制將到達電容器的電流通過以保護它。 此外，還有一個允許電容器充電或放電的開關，最後是一個稱為 R2 的電阻器，它將代表消耗電流的設備。
首先，我們看看開關是如何排列的，讓電容串聯在電源和電阻上，順便強調一下，這個電阻叫做負載電阻。
此時，由於充電電阻器，電容器正在以受控方式充電。 電阻器和電容器的這種組合允許您設置我們之前提到的定時器。 這是因為電阻阻止了電流的自由通過，所以電流通過電路需要更長的時間，所以它通過電容器，需要一段時間才能充電。
電容器充電所需的時間可以使用以下公式計算：
t1 = 5 x R1 x C
其中：
t1：是充電時間。 它的單位是毫秒（我）
R1：是負載電阻。 它的單位是歐姆（Ω）。
C：是電容器的電容。 它的單位是法拉 (F)
這個等式讓我們可以肯定負載電阻越高和/或電容器的電容越大，充電時間越長。 這可以在下圖中進行驗證。
您可能想知道如果我們不打開負載電阻會發生什麼。 理論上電容器會立即充電。 但是，正如我們前面提到的，不建議這樣做，因為電容器只能接收很小的電流。 如果我們記得歐姆定律，我們可以看到：
我 = V / R
其中：
I：是電流。 它的單位是安培（A）
V：是電壓。 它的單位是伏特 (V)
答：是阻力。 它的單位是歐姆（Ω）
如果電阻趨於或等於 0，這意味著電流實際上是無限的，或者至少非常大。 電容器只能支持較低電流的饋電。 簡而言之，如果沒有放置任何類型的負載電阻，電容器可能無法承受該電流並會燒壞。
現在讓我們假設電容器已經充電，那麼會發生什麼？ 讓我們回到歐姆定律，隨著電壓升高，由於電阻值保持不變，電流值趨於零。
眾所周知，電容器的作用是儲存電壓或電壓。 這意味著當電容器充電時，此時電壓會更高。 由於電阻不會改變其值，因此電流趨於零。 簡而言之，一旦電容器充電，它的行為就像開路或阻止電流通過的開關，儘管在那個點上會有電壓或電壓。
冷凝器放電
現在讓我們介紹相反的情況。 當開關改變位置並且電容器與電阻器 R2 串聯時，電容器將開始放電。 為什麼?嗯，因為電阻R2代表電路的消耗，當它所在的電路閉合時，這個電阻將需要饋電。 該電源將由電容器提供，釋放其存儲的電勢差。
與裝載一樣，卸載不是立即的，而是漸進的。 與充電一樣，估算放電時間的公式是相同的。 這意味著電容器放電所需的時間取決於 R2 的電阻和電容器的電容。 同樣，這裡我們再次刷新方程：
t1 = 5 x R1 x C
其中：
t2：是充電時間。 它的單位是毫秒（ms）
R2：是負載電阻。 它的單位是歐姆（Ω）。
C：是電容器的電容。 它的單位是法拉 (F)
例如，這種類型的電路可以控制設備開啟的時間。
作為過濾器的冷凝器
另一個經常使用電容器的應用是作為濾波器。 這得益於其逐漸充電和放電的特性，這種現像用於清除信號或電波中的雜質。
如果我們以初始電路為例，但在這種情況下使用交流電源。 電容器將開始充電，直到達到其最大存儲容量，然後電流將停止，負載將開始由電容器中存在的電壓供電。 一旦電容器開始放電，電源就會繼續為電容器充電，而無需等待其完全放電。
這在視覺上更容易理解：
如您所見，交流電源的波形是正弦波，由於電容器的特性，可以對直流電源中的波形進行整流。 這對於計算機等使用的電源非常有用。 許多設備不能使用交流電而是使用直流電，這就是電源作為中介進入的時候。 當然，這些電源有更多的組件來實現這個目標。
電容器的種類
電容器或電容器可以有不同的分類。 接下來，我們將開始根據電容器的電介質類型對電容器進行分類：
由於其電介質
電容器根據它們所具有的電介質進行分類。 有所謂的電解電容，它們是有極性的，即有正極端子或“腿”和負極端子。 如果極性接反，會損壞電容器。
這些電解電容器與其他電容器不同的是它們使用導電離子液體。 這種液體是一種化學溶液，通常由硼酸或硼酸鈉與乙二醇糖組成。 這種液體作為電容器的導電板或導電片之一的替代品進入。
與電解電容器不同，以空氣、陶瓷、紙或其他材料作為電介質的電容器沒有固定的極性。 此外，它們內部有兩個板，內部沒有液體。
兩種類型的電容器都有其應用，因此即使它們具有不同的電介質，也無法相互替代電容器。
總之，有冷凝器：
- 電解的
- 陶瓷
- 紙
- 空氣的
- 可變電容
固定或可變
與電阻器一樣，有固定容量的電容器，也有容量可變的電容器。 這是通過使用旋鈕（例如電位計或可變電阻器）調整板之間的間隙來實現的。
根據其形狀
電容器的設計各不相同，分別有圓盤、珍珠和管狀電容器，如下所示。
電容器代碼
有一些電容器通過顏色表指示其容量值，與電阻器使用的顏色表非常相似。
色標
第一個顏色表示第一個的值，第二個是第二個數字的值，第三個是上升到10的指數，即10會上升到第三個顏色代表的數字。 第四種顏色表示變化的百分比，即可以比表示容量的值多 10% 或 10%。 最後，第五種顏色表示充電電壓或電壓。 所有這些電容器的單位都是皮法。
顏色的價值來自商業表格，如下所示：
日本代碼
還有另一種類型的代碼來識別電容器的電容是一種稱為日本代碼或代碼 101 的代碼。該代碼由三個數字組成，這些數字在電容器上可見。
前兩位數字構成一個數字，必須乘以 10 到第三個數字，以皮法為單位。 例如：
這個電容器的代碼編號為 104。所以計算這個電容器的容量的方法是：
10 X 104 = 100000 pF = 0,1 uF
字母數字代碼
還有另一種代碼來標識電容器的材料和容量，它使用字母和數字的組合。 這種結合數字和字母的代碼有多種呈現方式，而且千差萬別，不值得學習，因此建議您查閱製造商的數據表。
電容器串聯和並聯
與電阻器一樣，串聯或併聯電容器的位置會產生總電容的行為。 我們先來看看電容串聯時出現的現象。
串聯電容器
當電容器串聯時，每個電容器的容量如下：
方程出現：
Vt = V1 + V2
其中：
Vt：總電壓
V1：第一電容電壓
V2：第二個電容的電壓
讓我們回到計算電容器容量的方程式：
C=q/V
其中：
q = 是每個板存儲的電荷。 它的單位是庫侖（C）
V = 是電容器的兩個薄片或導體之間的電壓、電壓或電位差。 它的單位是伏特 (V)
並且可以通過以下方式清除 V：
V=q/C
現在，如果我們用前面的表達式替換電路中每個電容器的每個 V，我們得到：
1 / C = 1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3… 1 / Cn
並聯電容器
在這種情況下，由於電容器是並聯的，每個電容器接收到的電壓與電源的電壓相同，因此我們必須：
Vt = V1 = V2 = V3… Vn
哪裡
Vt：是總電壓或源電壓
V1：第一電容電壓
V2. 第二電容電壓
V3：第三個電容的電壓
再次，如果我們回到允許我們根據負載和容量值估算電壓值的表達式：
V=q/C
我們繼續用前面的表達式替換電路中每個電容器的每個 V，我們得到：
C = C1 + C2 + C3… + Cn
電容器用途
電容器是電子產品中最基本的元件之一。 今天幾乎不可能提及在其設計中不需要電容器的設備。 接下來我們將提到一些最常見的電容器應用。
- 電池和內存： 由於其存儲容量，可以將多個電容器並聯以增加充電容量。
- 篩選條件： 它們被廣泛應用於電網中，因為它們可以消除網絡中的紋波和噪聲，或者在相反的情況下，使內部電網產生的諧波在返回網絡之前被過濾掉。 在電信領域，它的濾波能力被廣泛用於建立頻段以及減少或消除乾擾。
- 電源： 它的逐漸充電和放電行為允許波形整流，這對於電源將交流電轉換為直流電是必不可少的，因為大多數電子設備在內部使用直流電工作，但電力服務使用交流電工作。 這就是為什麼設備運行需要電源，而在構成它的部件中，電容器起著不可替代的作用。
- 阻抗適配器： 電容器可以在幾乎可以忽略不計的時間內對能量進行放電和充電，這允許電阻率與其他組件一起諧振，從而使具有不同阻抗的兩個電路可以耦合或一起工作。
但是，這些只是我們可以提及的少數用途中的一小部分。 電容器在電子、大型電網、電信和其他領域都有應用。 從我們的電腦、手機、冰箱、數字時鐘、電視和許多其他發明中，它們內部都有電容器，作為構成設備或設備並賦予其生命的裝置的重要組成部分。
結論
今天電子產品的應用在我們的日常生活中是如此重要，以至於在一個不再存在的世界中生存幾乎是不可想像的。 這個龐大的先進技術世界始於其最不起眼的基礎，作為電子產品一部分的每個組件也是如此。
電容器就是這種情況，它是一種由非常簡單的材料製成的組件，它使其成為電子產品的基本組件之一，但是由於它的行為，不可能在所有存在的電子設備中都找不到它.
毫無疑問，電子技術的進步一直是推動各學科技術進步的根本動力。 儘管冷凝器本身在與其他組件結合使用時不是很有用，但複雜的設備如 RAM 存儲卡、電腦、機器人、無人機、手機、 服務器 等等。