电解电容充放电原理

第2课时实验：观察电容器的充、放电现象一、实验原理1.电容器的充电过程如图1所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电.正、负极板带等量的正、负电荷.电荷在移动的过程中形成电流.在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止定向移动，电流I＝0.图12.电容器的放电过程如图2所示，当开关S接2时，电容器通过电阻R放电，放电电流由电容器的正极板经过电阻R流向电容器的负极板，电容器正、负极板上电荷发生中和.放电开始时电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零.图2二、实验器材6 V的直流电源、单刀双掷开关、平行板电容器、电流表、电压表、小灯泡、导线若干.三、实验步骤1.按图3连接好电路.图32.把单刀双掷开关S接在上面，使触点1和触点2连通，观察电容器的充电现象，并将结果记录在表格中.3.将单刀双掷开关S接在下面，使触点3和触点2连通，观察电容器的放电现象，并将结果记录在表格中.4.记录好实验结果，关闭电源.四、实验记录和分析实验项目实验现象电容器充电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”) 电流表1电流表1的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”) 电压表电压表的读数由小(选填“大”或“小”)到大(选填“大”或“小”)最后为6 V电容器放电灯泡灯泡的亮度由明到暗最后熄灭(选填“明”“暗”或“熄灭”) 电流表2电流表2的读数由大到小最后为零(选填“大”“小”或“零”) 电压表电压表的读数由大(选填“大”或“小”)到小(选填“大”或“小”)最后为零五、注意事项1.电流表要选用小量程的灵敏电流计.2.要选择大容量的电容器.3.实验要在干燥的环境中进行.4.在做放电实验时，在电路中串联一个电阻(小灯泡)，以免烧坏电流表.一、电容器充、放电现象的定性分析在如图4所示实验中，关于平行板电容器的充、放电，下列说法正确的是()图4A.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带正电B.开关接1时，平行板电容器充电，且上极板带负电C.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带正电D.开关接2时，平行板电容器充电，且上极板带负电答案 A解析开关接1时，平行板电容器充电，上极板与电源正极相连而带正电，A对，B错；开关接2时，平行板电容器放电，放电结束后上、下极板均不带电，C、D错.电容器的充电和放电1.充电：把电容器的两个极板与电源的正负极相连，使两个极板上带上等量异种电荷的过程.充电后，跟电源正极相连的极板带正电，跟电源负极相连的极板带负电.充电过程如图5甲所示.2.放电：用导线把充电后的电容器的两个极板接通，两个极板上的电荷中和，电容器失去电荷的过程.放电后，电容器任一极板带电荷量均为零.放电过程如图乙所示.图5针对训练1(多选)关于电容器的充、放电，下列说法中正确的是()A.充、放电过程中外电路有电流B.充、放电过程中外电路有恒定电流C.充电过程中电源提供的电能全部转化为内能D.放电过程中电容器中的电场能逐渐减少答案AD解析电容器充、放电过程中会有电荷发生定向移动，外电路产生变化的电流，电容器充、放电结束，电流消失，A对，B错；充电过程中电源提供的电能部分转化为电容器的电场能，C错；放电过程中电容器中的电场能转化为其他形式的能，D对.针对训练2据报道，科学家发明了一种新型超级电容器，能让手机几分钟内充满电.某同学假日登山途中，用该种电容器给手机电池充电，下列说法正确的是()A.该电容器给手机电池充电时，电容器的电容变大B.该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电能变少C.该电容器给手机电池充电时，电容器所带的电荷量可能不变D.充电结束后，电容器不带电，电容器的电容为零答案 B解析 电容是描述电容器容纳电荷的本领大小的物理量，与电容器的电压及电荷量无关，故A 、D 错误；当该电容器给手机电池充电时，电容器存储的电荷量减小，则电能变少，故B 正确，C 错误.二、电容器充、放电现象的定量计算电流传感器可以像电流表一样测量电流，不同的是反应比较灵敏，且可以和计算机相连，能画出电流随时间的变化图像.图6甲是用电流传感器观察电容器充、放电过程的实验电路图，图中电源电压为6 V .(已知电流I ＝Q t)图6先使开关S 与1接通，待充电完成后，再把开关S 与2接通，电容器通过电阻放电，电流传感器将电流信息传入计算机，显示出电流随时间变化的I －t 图像如图乙所示.已知图线与时间轴围成的面积表示电荷量，根据图像估算出电容器整个放电过程中释放的电荷量为 C ，该电容器电容为 μF.(结果均保留三位有效数字)答案 3.04×10－3 507解析 根据横轴与纵轴的数据可知，一个格子的电荷量为8×10－5 C ，由于大于半格算一个，小于半格舍去，因此I －t 图线与时间轴围成的图形所包含的格子个数为38，所以电容器整个放电过程中释放的电荷量为Q ＝8×10－5 C ×38＝3.04×10－3 C.根据电容器的电容C ＝Q U可知，C ＝3.04×10－36F ≈5.07×10－4 F ＝507 μF. 针对训练3 (多选)如图7所示是电容器充、放电电路.配合电流传感器，可以捕捉瞬间的电流变化，并通过计算机画出电流随时间变化的图像.实验中选用6 V 直流电源，电容器选用电解电容器.先使单刀双掷开关S 与1端相连，电源向电容器充电，这个过程可瞬间完成.然后把单刀双掷开关S 掷向2端，电容器通过电阻R 放电，传感器将电流传入计算机，图像上显示出放电电流随时间变化的I －t 曲线.以下说法正确的是⎝⎛⎭⎫已知电流I ＝Q t ( )图7A.电解电容器用氧化膜做电介质，由于氧化膜很薄，所以电容较小B.随着放电过程的进行，该电容器两极板间电压逐渐减小C.由传感器所记录的该放电电流图像可以估算出该过程中电容器的放电电荷量D.通过本实验可以估算出该电容器的电容值答案 BCD解析 电解电容器用氧化膜做电介质，因氧化膜很薄，板间距离很小，所以电容很大，A 错；由U ＝Q C可知，因电容器电容不变，放电过程中电容器所带电荷量逐渐减小，所以电容器两极板间电压逐渐减小，B 对；由I ＝Q t，再结合放电电流随时间变化的I －t 曲线可知C 对；根据I －t 曲线可求出放电过程中电容器的放电电荷量，再由电容器放电瞬间电压与电源电压相等，根据C ＝Q U 即可求出电容器的电容值，D 对. 电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线.某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下： 待测电容器(额定电压为16 V)；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R 0＝100 Ω；单刀双掷开关；导线若干.实验过程如下：①按照图8甲正确连接电路；②将开关S 与1端连接，电源向电容器充电；③将开关S 掷向2端，测得电流随时间变化的I －t 图线如图乙中的实线a 所示；④利用计算机软件测出I －t 曲线和两坐标轴所围的面积.请回答下列问题：(1)已知测出的I －t 曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s ，则电容器的电容C ＝ F ；(2)若将定值电阻换为R 1＝180 Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I －t 图线应该是图丙中的曲线 (选填“b ”或“c ”).图8答案 (1)4.7×10－3 (2)c解析 (1)由I －t 图像得到开始时电流为I ＝90 mA ＝0.09 A 故最大电压为U ＝IR 0＝0.09 A ×100 Ω＝9 V故电容为C ＝Q U ＝42.3 mA·s 9 V＝4.7×10－3 F (2)换用阻值为180 Ω的定值电阻，根据I m ＝U m R ，则第2次实验的最大电流小些，故是曲线c .。

电容工作原理电容串联可以隔直通交，并联可以滤波。

电容器就是两片不相连的金属板.电容器在电子线路中的作用一般概括为：通交流、阻直流。

电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。

滤波电路是把脉冲通到地去了，不是通到输出端。

正因为通交流，才能把交流成分通向地，保留直流成分.一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。

因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。

低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。

当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。

因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。

而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。

其实主要是充放电的工作原理。

其实电容就相当于一个水库，让过来的有波动的水变的很平稳电解电容的作用有滤波，一般用在整流桥的后面。

你可以看一下电容是并连还是串连在回路里，并联的话是率除高频，串联的话是率除低频。

还有降压电容。

还有隔直的作用，一般做保护用！电容串联和并联在电路中各有什么作用？电容的作用是储存、释放电荷，可起到隔直通交、滤波、振荡作用电容在电路中：如串联使用一般作为交流信号隔离，如音频功放、视频放大器等如并联使用一般作为滤波，如电源、信号处理电路中噪声去除等如与电感或其他芯片并联可组成振荡回路，如无线信号发射、接收、调制、解调等电容并联可增大电容量，串联减小。

比如手头没有大电容，只有小的，就可以并起来用，反之，没有小的就可以用大的串起来用。

在集成电路、超大规模集成电路已经大行其道的今天，电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。

同容值的电解电容与贴片电容-概述说明以及解释1.引言1.1 概述电解电容和贴片电容都是常见的电子元件之一，广泛应用于电子设备和电路中。

它们在电容值相同的情况下，具有不同的特点和应用场景。

本文将比较同容值的电解电容和贴片电容在性能、优缺点以及使用场景上的差异，并提出对于电容选择的建议。

在电子设备中，电解电容是一种重要的电子元件。

它通过电解液的反应来储存电荷，具有较大的电容值和较高的工作电压。

电解电容具有较高的容量和能量密度，适用于对储能要求较高的电路。

同时，电解电容还具有较低的成本和体积小的特点，使得它在大多数电路中得到广泛应用。

相对而言，贴片电容是一种较新的电子元件，近年来得到了快速发展和广泛应用。

它采用陶瓷材料作为介质，具有较小的体积和较高的精度。

贴片电容在电容值较小、频率较高的电路中有着广泛的应用，例如通信设备、移动设备等。

由于贴片电容可以通过改变陶瓷材料的组合来实现不同的电容值和稳定性，因此在设计灵活性上具有优势。

在本文的后续部分，我们将分别介绍同容值的电解电容和贴片电容的概念和原理，深入探讨它们的特点和应用。

接着，我们将对它们进行性能比较和优缺点分析，以便更好地了解它们之间的区别和选择。

最后，我们将总结同容值的电解电容和贴片电容的特点，并提出对于电容选择的建议。

同时，我们还将展望未来电容技术的发展趋势，以期推动电子元件的进一步发展和应用。

1.2文章结构1.3 目的本文的主要目的是比较并分析同容值的电解电容和贴片电容在电子设备中的应用和特点。

通过深入探讨它们的概念和原理，我们可以更好地了解它们的工作原理和特性。

同时，我们还将对它们的性能进行比较，并分析它们的优点和缺点。

最后，通过对它们在不同使用场景下的比较，我们可以提供一些建议来帮助读者选择适合其需求的电容产品。

通过本文的阅读，读者将能够对同容值的电解电容和贴片电容有一个全面的了解，包括它们的特点、使用场景以及未来的发展趋势。

这对于工程师和技术人员在设计和选择电子设备中的电容时将有很大的帮助。

第54讲 电容器的充电与放电实验一.知识回顾1.电容器的组成：由两个彼此绝缘又相距很近的导体组成。

最简单的电容器是平行板电容器。

2.电容器的充电、放电①充电：两极板的电荷量增加，极板间的电场强度增大，电源的能量不断储存在电容器中。

②放电：电容器把储存的能量通过电流做功转化为电路中其他形式的能量。

③充电时电流流入正极板，放电时电流流出正极板。

3．电容(1)定义：电容器所带的电荷量Q 与电容器两极板之间的电势差U 之比，叫作电容器的电容。

其中“电容器所带的电荷量Q ”，是指一个极板所带电荷量的绝对值。

(2)定义式：C ＝Q U 。

推论：C ＝ΔQ ΔU。

(3)单位：法拉(F)，1 F ＝106 μF ＝1012 pF 。

(4)物理意义：表示电容器容纳电荷本领的物理量。

(5)决定因素电容C 的大小由电容器本身结构(大小、形状、正负极相对位置及电介质)决定，与电容器是否带电及所带电荷量(或两端所加电压)无关。

4．平行板电容器的电容(1)影响因素：平行板电容器的电容与极板的正对面积成正比，与两极板间电介质的相对介电常数成正比，与极板间的距离成反比。

(2)决定式： C ＝εr S 4πkd ，k 为静电力常量。

5．常用电容器(1)分类：从构造上看，可分为固定电容器和可变电容器。

(2)击穿电压与额定电压：加在电容器极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压叫作击穿电压；电容器外壳上标的电压是工作电压，或称额定电压，这个数值比击穿电压低。

二.实验：观察电容器的充、放电现象1．实验电路及器材如图所示，把直流电源、电阻、电容器、电流表、电压表以及单刀双掷开关组装成实验电路。

2．实验步骤(1)把开关S接1，观察电流表及电压表指针的偏转。

(2)把开关S接2，观察电流表及电压表指针的偏转。

3．实验现象(1)充电现象：把开关S接1时，可以看到电压表示数迅速增大，随后逐渐稳定在某一数值。

目录1. 电解电容概况： (2)2. （电解）电容的作用： (2)3. 电解电容的结构原理： (3)4. 电解电容特点： (3)5. 电解电容分类： (3)5.1 铝电解电容器 (3)5.2 钽电解电容器 (4)5.3 其它电解电容器 (4)6. 电解电容性能参数： (5)6.1 标称电容量 (5)6.2 额定工作电压 (5)6.3 正切损耗角 (5)6.4 漏电流 (6)6.5 纹波电流和纹波电压 (6)6.6 阻抗和ESR (6)6.7 温度特性 (7)6.8 使用寿命 (7)7. 影响铝电解电容性能的因素： (8)7.1 温度对参数性能的影响 (8)7.2 使用时间对参数性能的影响 (8)7.3 储存时间对参数的影响 (8)8. 电解电容实验注意事项： (9)1. 电解电容概况：首先，在深入学习了解电解电容之前，我们必须给电容下个定义，这里我援引一位IT界资深硬件专业人士万鹏先生的一个定义：电容就是两块导体之间夹杂着一块绝缘体而构成的一种电子元器件。

从物理学上讲，它是一种静态电荷存储介质（就像一只水桶一样，你可以把电荷充存进去，在没有放电回路的情况下，并且不考虑介质漏电和自放电效应，电荷会永久存在，这是它的特征），它的用途较广，它是电子、电力领域中不可缺少的电子元件。

电容的产量占到全球电子元器件产量的40%以上。

基本上所有的电子产品，里面都有电容的存在。

电容是两块导体（阴极和阳极）夹杂着一块绝缘体（介质）构成的电子元器件。

因此，电容首先按照介质来分类。

根据介质的不同，可将电容分为三大类：无机介质电容、有机介质电容和电解电容。

这里，我们着重研究电解电容。

如果说电容是电子元器件中最重要和不可取代的元件的话，那么电解电容器又在整个电容产业中占据了半壁江山。

我国电解电容年产量300亿只，且年平均增长率高达30%，占全球电解电容产量的1/3以上。

大家别小看电解电容，它其实是一个国家的工业能力和技术水平的反映。

555定时器电路中的电解电容作用1. 介绍555定时器电路555定时器是一种集成电路，可以用于各种定时、脉冲调制和多种振荡器应用。

由于其稳定性高、成本低、易于使用等特点，因此在电子产品中应用非常广泛。

2. 555定时器电路的基本构成555定时器电路由电子元件组成，其中包括电阻、电容和集成电路。

而其中的电解电容在整个电路中起着非常重要的作用。

3. 电解电容的作用电解电容在555定时器电路中扮演着非常重要的角色。

它主要有以下几个作用：3.1 电解电容的充放电作用在555定时器电路中，电解电容通过充放电来控制输出脉冲的频率和占空比。

当电解电容充电达到一定电压时，输出引脚开始输出高电平信号；当电解电容放电至一定电压时，输出引脚则输出低电平信号。

电解电容的充放电作用直接影响着定时器的工作状态。

3.2 电解电容的稳定性作用电解电容在电路中具有很好的稳定性，能够在一定时间内保持电压不变。

这就保证了定时器工作的稳定性和可靠性，使其在各种环境中都能够正常工作。

3.3 电解电容的滤波作用除了在定时器电路中起到充放电和稳定性的作用外，电解电容还能够起到滤波的作用。

它能够滤除电路中的杂波和噪声，使输出信号更加纯净、稳定。

4. 电解电容在实际电路中的应用案例电解电容在555定时器电路中有着广泛的应用，下面以一个简单的LED闪烁电路为例，来说明电解电容的具体应用。

4.1 电路图LED闪烁电路由555定时器、电解电容、电阻和LED灯组成。

4.2 工作原理当电路通电时，电解电容初始处于放电状态，此时输出引脚输出高电平，LED灯亮起。

随着电解电容充电，输出引脚输出低电平，LED 灯熄灭。

如此循环，LED灯便呈现出闪烁的效果。

4.3 电解电容的作用在这个电路中，电解电容的充放电作用决定了LED灯的闪烁频率；稳定性作用保证了LED灯的稳定闪烁；滤波作用使LED灯的亮度变化平滑。

5. 总结555定时器电路中的电解电容是不可或缺的元件，它通过充放电、稳定性和滤波等作用，对整个电路的性能起着至关重要的影响。

电解电容器工作原理
电解电容器工作原理是利用电解液中离子的迁移和电化学反应来储存电荷的。

电解电容器由两块导电片（即极板）和介质组成，中间加有电解液。

一块导电片连接正极，另一块导电片连接负极。

在充电过程中，正极的导电片上的电荷会迁移到电解液中，生成离子。

正极上的电荷数目减少，使得正极电势降低。

相反，负极上的导电片上的电荷会从电解液中吸引过来，使得负极电势升高。

这种电势差引起电解液中的离子向正负极间迁移，形成电流。

在放电过程中，正极上的导电片上的电荷会从电解液中吸引回来，使得正极电势升高。

相反，负极的导电片上的电荷会迁移到电解液中，生成离子。

这种电势差会导致电解液中的离子向正负极间迁移，形成电流。

通过不断地充放电过程，电解电容器可以储存和释放电荷，实现对电流的控制和稳定。

电容原理电容串联可以隔直通交，并联可以滤波。

电容器就是两片不相连的金属板.电容器在电子线路中的作用一般概括为：通交流、阻直流。

电容器通常起滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。

滤波电路是把脉冲通到地去了，不是通到输出端。

正因为通交流，才能把交流成分通向地，保留直流成分.一般情况下，电解电容的作用是过滤掉电流中的低频信号，但即使是低频信号，其频率也分为了好几个数量级。

因此为了适合在不同频率下使用，电解电容也分为高频电容和低频电容（这里的高频是相对而言）。

低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波，其工作频率与市电一致为50Hz；而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波，其工作频率为几千Hz到几万Hz。

当我们将低频滤波电容用于高频电路时，由于低频滤波电容高频特性不好，它在高频充放电时内阻较大，等效电感较高。

因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。

而较高的温度将使电容内部的电解液气化，电容内压力升高，最终导致电容的鼓包和爆裂。

其实主要是充放电的工作原理。

其实电容就相当于一个水库，让过来的有波动的水变的很平稳电解电容的作用有滤波，一般用在整流桥的后面。

你可以看一下电容是并连还是串连在回路里，并联的话是率除高频，串联的话是率除低频。

还有降压电容。

还有隔直的作用，一般做保护用！电容串联和并联在电路中各有什么作用？电容的作用是储存、释放电荷，可起到隔直通交、滤波、振荡作用电容在电路中：如串联使用一般作为交流信号隔离，如音频功放、视频放大器等如并联使用一般作为滤波，如电源、信号处理电路中噪声去除等如与电感或其他芯片并联可组成振荡回路，如无线信号发射、接收、调制、解调等电容并联可增大电容量，串联减小。

比如手头没有大电容，只有小的，就可以并起来用，反之，没有小的就可以用大的串起来用。

在集成电路、超大规模集成电路已经大行其道的今天，电容器作为一种分立式无源元件仍然大量使用于各种功能的电路中，其在电路中所起的重要作用可见一斑。

铝电解电容器的基本知识(二) 一、铝电解电容器的原理铝电解电容器的原理示意图如下：阳极箔为一个电极，其上氧化膜为电气绝缘体电解液为真正的阴极，同时起修补氧化膜作用电解纸起隔离阳极箔和阴极箔作用，同时贮存电解液阴极箔起引出电极作用。

二、铝电解电容器的图示：焊针类：±1.5mm 22~35引线类：焊片类：螺栓类：直角焊片类：U型焊片类：引线产品结构图：焊针产品结构图：三、产品规格：如 400V180μF 、450V220μF 等四、产品尺寸：对于特殊要求的产品可能还要注意最大尺寸 如φ25X35五、产品容量偏差：因为不同的容量偏差，电容的尺寸与成本都是不一样的。

容量允许偏差：实际电容量与额定电容量之间的允许的最大偏差范围，一般有：±10%（K）、±20%（M）、±30%（N）、-10~+30%（Q）、-10~+50%（T）六、不同温度的差别及寿命的影响：差别：85℃、105℃不同的使用温度对电容所用铝箔的到达电压是不一样的，两者之间的成本对高压来说要相差20%左右。

影响：温度指电容器使用的环境温度，包括其它元器件发热而产生的温升。

当环境温度低于额定温度（rated operating temperature ）时，遵守下列公式：Lx=L0.2(T0-Tx)/10 (1)即使用电容器时，环境温度每下降10℃，电容器的寿命可以延长一倍。

反之，环境温度每升高10℃，电容器的寿命缩短50%。

降低环境温度是延长电容器寿命的最好方式。

七、使用场合及指南场合：不同的使用场合对电容器的要求也将不同，因此电容器的结构及箔的到达电压都有可能不一样的。

如，TV、monitor、焊机、空调、电源等。

指南：1、极性铝电解电容器是有极性的。

极性标示在电容器本体上。

使用中如接反，电流会形成短路，电容器会被损坏。

电路中如果极性经常变换或不清楚，则应使用双极性电容器。

请注意，目录中描述的双极性电容器并不一定能使用在交流情况下。