由： 马歇尔大脑 & 克里斯·波莱特 |

几个电容器，微小的圆柱形电气元件，焊接到这个主板上。 彼得·达泽利/盖蒂图片社

　　在某种程度上，电容器有点像电池。尽管电容器和电池的工作方式完全不同，但它们都存储电能。如果您已阅读 电池的工作原理，那么您就知道电池有两个端子。在电池内部，化学反应在一个端子上产生电子，当您创建电路时，另一个端子会吸收它们。电容器比电池简单得多，因为它不能产生新的电子——它只存储它们。电容器之所以被称为电容器，是因为它具有存储能量的“能力”。

电容器有点像电池。

　　如何工作

　　在本文中，我们将确切地了解电容器是什么，它的作用以及它在电子产品中的使用方式。我们还将看看电容器的历史以及几个人如何帮助塑造它的发展。

　　电容器可以制造成任何用途，从计算器中最小的塑料电容器到可以为通勤巴士供电的超级电容器。以下是一些各种类型的电容器及其使用方法。

　　空气：常用于无线电调谐电路

　　聚酯薄膜：最常用于定时器电路，如 时钟、警报和计数器

　　玻璃：适用于高压应用

　　陶瓷：用于高频用途，如天线、X 射线和 MRI 机器

　　超级电容器：为电力和 混合动力汽车

　　电容器内部的端子 连接到两个金属板 被非导电物质隔开，或 电介质.您可以轻松地 制作电容器 从两块 铝 箔纸和一张纸(和一些电夹)。就其存储容量而言，它不会是一个特别好的电容器，但它可以工作。

　　理论上，电介质可以是任何非导电物质。但是，对于实际应用，使用最适合电容器功能的特定材料。云母，陶瓷，纤维素，瓷器，聚酯薄膜，特氟龙甚至空气都是使用的一些非导电材料。电介质决定了它是什么类型的电容器以及最适合什么电容器。根据电介质的尺寸和类型，有些电容器更适合高频使用，而有些电容器更适合高压应用。

　　电容器电路

　　当您将电容器连接到电池时，会发生以下情况：

　　连接到电池负极端子的电容器上的极板接受电池正在产生的电子。

　　连接到电池正极端子的电容器上的极板会失去电池的电子。

　　充电后，电容器具有相同的 电压 作为电池(电池上的 1.5 伏意味着电容器上的 1.5 伏)。对于小型电容器，容量很小。但是大电容器可以容纳相当大的电荷。您可以找到像汽水罐一样大的电容器，它们可容纳足够的电荷来点亮手电筒一分钟或更长时间。

　　甚至自然界也以闪电的形式显示电容器在工作。一个板块是 云，另一块板是地面，闪电是这两个“板”之间释放的电荷。 显然，这么大的电容器可以容纳巨大的电荷!

　　假设你像这样连接一个电容器：

此图显示了电容器如何连接到电池。

　　如何工作

　　这里有电池、灯泡和电容器。如果电容器很大，您会注意到，当您连接电池时，灯泡会随着电流从 电池 到电容器充电。灯泡将逐渐变暗，并在电容器达到其容量后最终熄灭。如果随后取出电池并用电线更换，电流将从电容器的一板流向另一块。灯泡最初会亮起，然后随着电容器放电而变暗，直到完全熄灭。

　　在下一节中，我们将了解有关电容的更多信息，并详细介绍电容器的不同使用方式。

　　像水塔

　　可视化电容器动作的一种方法是将其想象成 水塔 钩在管道上。水塔“储存”水压——当水系统泵产生的水超过城镇需要时，多余的水就会储存在水塔中。然后，在需求量大的时候，多余的水会从塔中流出，以保持压力。电容器以相同的方式存储电子，然后可以在以后释放它们。

　　法拉

称为薄膜电容器的电子元件的视图。电容器是一种在电场中存储电能的装置。 哈维尔·扎亚斯摄影/盖蒂图片社

　　电容器的存储潜力，或 电容，以称为 法拉.一个 1 法拉电容器可以在 1 伏电压下存储一个库仑 (coo-lomb) 电荷。库仑是 6.25e18(6.25 * 10^18，或 62.5 亿) 电子.一 放大 器 表示每秒 1 库仑电子的电子流速率，因此 1 法拉电容器可以在 1 伏特下保持 1 安培秒的电子。

　　1法拉电容器通常非常大。它可能和一罐金枪鱼或 1 升汽水瓶一样大，具体取决于它可以处理的电压。因此，电容器通常以微法拉(百万分之一法拉)为单位进行测量。

　　要了解法拉有多大，请考虑以下几点：

　　标准碱性 AA 电池 保持大约 2.8 安培小时。

　　这意味着 AA 电池可以在 1.5 伏电压下产生 2.8 安培一小时的电流(约 4.2 瓦时——AA 电池可以点亮 4 瓦白炽灯泡一个多小时)。

　　让我们称之为 1 伏特，以使数学更容易。要将一个 AA 电池的能量存储在电容器中，您需要 3，600 * 2.8 = 10，080 法拉来容纳它，因为安培小时是 3，600 安培秒。

　　如果需要一罐金枪鱼大小的东西来容纳法拉，那么 10，080 法拉将比单个 AA 电池占用更多的空间!使用电容器来存储任何大量功率是不切实际的，除非您在高电压下进行。

　　应用

　　电容器和电池之间的区别在于，电容器可以在几分之一秒内倾倒其全部电荷，而电池需要几分钟才能完全放电。这就是为什么电子闪光灯上的 照相机 使用电容器 - 电池在几秒钟内为闪光灯的电容器充电，然后电容器几乎立即将全部电量倾倒到闪光灯管中。这会使大型带电电容器变得极其危险 - 闪光灯组件和 电视 出于这个原因，警告要打开它们。它们包含大电容器，可能会用它们所包含的电荷杀死您。

　　电容器在电子电路中以几种不同的方式使用：

　　有时，电容器用于存储高速使用的电荷。这就是闪光灯的作用。大激光器也使用这种技术来获得非常明亮的瞬时闪光。

　　电容器还可以消除电纹波。如果承载直流电压的线路中有纹波或尖峰，则大电容器可以通过吸收峰值并填充谷值来平衡电压。

　　电容器可以阻断直流电压。如果将小电容器连接到电池，则一旦电容器充电，电池两极之间就不会有电流流动。但是，任何交流(AC)信号都会畅通无阻地流过电容器。这是因为电容器会随着交流电的波动而充电和放电，使交流电看起来在流动。

　　在下一节中，我们将介绍电容器的历史，以及一些最聪明的头脑如何为其进步做出贡献。

　　电容器的历史

　　电容器的发明因您问谁而异。有记录表明，一位名叫埃瓦尔德·格奥尔格·冯·克莱斯特的德国科学家于 1745 年 11 月发明了电容器。几个月后，莱顿大学的荷兰教授彼得·范·穆申布鲁克· 想出了一个非常相似的设备 以 莱顿瓶，通常被认为是第一个电容器。由于克莱斯特没有详细的记录和笔记，也没有荷兰同行的恶名，他经常被忽视为电容器发展的贡献者。然而，多年来，两者都得到了同等的认可，因为他们的研究是相互独立的，仅仅是科学上的巧合。

莱顿罐通常被认为是第一个电容器。它是由莱顿大学的荷兰教授Pieter van Musschenbroek发明的。

　　如何工作

　　莱顿罐子是一个非常简单的设备。它由一个装满水的玻璃罐组成，内外衬有金属箔。玻璃充当电介质，尽管有一段时间人们认为水是关键成分。通常有一根金属线或链条通过 软木 在罐子的顶部。然后将链条钩在可以产生电荷的东西上，很可能是手摇静态 发电机.一旦交付，罐子将保持两个相等但相反的电荷平衡，直到它们与电线连接，产生轻微的火花或冲击。

　　本杰明·富兰克林 与莱顿罐一起工作 在他的电实验中，很快发现一块扁平的玻璃和罐子模型一样有效，促使他开发了 扁平电容器，或富兰克林广场。多年后，英国化学家迈克尔·法拉第(Michael Faraday)率先将电容器的第一个实际应用用于尝试存储来自他的实验的未使用的电子。这导致了第一个可用的电容器，由大型油桶制成。法拉第在电容器方面的进步最终使我们能够远距离提供电力。由于法拉第在电力领域的成就，电容器的计量单位，或 电容，被称为法拉。

　　电容器常见问题

　　电容器有什么作用?

　　电容器允许以电池无法做到的方式非常快速地释放电能。例如，相机的电子闪光灯使用电容器。

　　电容器会杀死你吗?

　　大型带电电容器，例如闪光灯组件和电视中的电容器，可能非常危险，并且可能会用它们所包含的电荷杀死您。

　　电容器是电池吗?

　　电容器有点像电池，因为它们都存储电能。但它们的工作方式完全不同。电容器也比电池简单得多，因为它只能存储电子，不能产生电子。

　　什么是电容器?

　　电容器是从电池中获取能量并存储能量的电气元件。在内部，端子连接到由非导电物质隔开的两个金属板。激活后，电容器在几分之一秒内快速释放电力。