电容串联额定耐压问题

例如:两个电容器,其中电容C1 = 200uF,耐压UM1 = 100V;电容C2 = 50uF,耐压UM2=500V。

(1)若将两电容串联使用,其等效电容和耐压各是多少?

(2)若将两电容器并联使用,其等效电容和耐压各是多少?

分析:

(1)两电容串联的等效电容

C=\frac{C1C2}{C1+C2}

根据Q=C×U,所以

C1\times UM1=2\times 10^{-2} < C2\times UM2=2.5\times 10^{-2}

串联后的电量限额

QM=C1\times UM1=2\times 10^{-2}

串联后电路的耐压

UM=\frac{QM}{C}=\frac{20\times 10^{-3}}{40\times 10^{-6}}=500V

(2)两电容并联的等效电容

C=C1+C2=250uF,UM1=100V<UM2=500V

串联后的电量限额

QM=C1\times UM1=2.5\times 10^{-2}

串联后电路的耐压

UM=\frac{QM}{C}=\frac{25\times 10^{-3}}{250\times 10^{-6}}=100V

解析:
1、根据电荷守恒定律,串联电容器相连的两极板带电量一定相等,所以串联接
入电路中,不断升高电路电压,两个电容,4 个极板所带电荷也会渐渐增加,较
小的那一个电容先达到饱和,再高它就要被击穿,所以取电容小的。
2、两个相同的电容器串联,总电容为 1/2 C,两个相同电容充满电后串联,放电
电压为 2U,放电量为 Q;两个相同的电容器并联,总电容为 2 C,两个相同电容
充满电后并联,放电电压为 U,放电量为 2Q。

结论:
一、无极性电容
1 、电容并联: C = C 1 + C 2 ,耐压值为 C 1 , C 2 的耐压值中较小的 U = Min{U 1 , U 2 }
耐压值选择值小的那个,然后再做降额即可。
二、有极性电容
1 、电解电容同极性并联
        此时电容的并联容量和耐压值公式仍然适用。
2 、电解电容反极性并联
        此时因为无论如何总存在一个电容处于反向压降状态,不能使用。
3 、电解电容同极性串联
        此时电容的串联容量和耐压值公式仍然适用。
4 、电解电容反极性串联
        用电容表测量是对的,在大电流、大功率的情况下是不能使用的,或者是寿命很 短的。因为有一个电容处于反接状态,漏电流会逐渐增大,电极板会逐渐被腐蚀, 这样的电容能行吗?而且由于存在一个电容反接,其耐压值为 0 ,串联后的耐压 值也最多等于正向接通的电容的耐压值,不能适用串联耐压公式,更不能简单地 相加了。

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