硬件基础知识(7)---电容1

本文通过类比水杯充放水的方式,生动形象地解释了电容如何通过两块靠近的金属板之间的电压差来实现充电与放电的过程,进而储存电能。

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什么是电容?如何选型更合适的电容?-硬件工程师必修课

什么是电容?如何选型更合适的电容?-硬件工程师必修课

圆柱形状的电容,大家都见过的。在电脑主板上用的很多,一排一排的非常醒目。

电容,顾名思义,就是电能的容器。电容为什么能储存电能呢?所有的电容用的都是一样的原理:两块靠近的金属板之间的电压差,就是平板电容效应,详情参见高中物理教科书。

我们可以把电容想象成一个水杯,可以放水进去,也可以倒水出来。这里我们用一个敞口的、下面开了个洞的杯子来模拟成电容。

什么是电容?如何选型更合适的电容?-硬件工程师必修课

↑  图:外部电压比内部电压高,电容被充电

把一个底部开口的空水杯,放在水里,水就会流进去。这就是电容的充电过程,电容里面没有电,外面有电,电容就会被充电。

什么是电容?如何选型更合适的电容?-硬件工程师必修课

↑  图:外部电压和内部电压一致,充电完成

片刻之后,杯子里的水被放满了。此时杯子里面和杯子外面的的水平面是一样高的。对应电容,充满电之后,电容两端的电压和外部电压是相同的。

此时严格来讲不能算充满,如果提高外面的水位,还能继续往里面放水。电容如果提升外部电压,也一样能够继续往里面充电。

什么是电容?如何选型更合适的电容?-硬件工程师必修课

↑  图:外部电压比内部电压高,电容放电

如果降低杯子外面的水平面的高度,使杯内水平面比杯外高,水就会从开孔流出来。一直流到杯子内外水平面一样高为止。

同样,电容放电的过程也是这样的,外部电压降低,电容就会对外放电。一直放到内外电压一致为止。

什么是电容?如何选型更合适的电容?-硬件工程师必修课

↑  图:外接线路断开,电容能够储存能量

如果把充满电的电容从线路中断开,就好比把装满水的水杯从水池中取出来,并且把开口堵住,此时水就维持在刚才的高度。电容的电也是一样,维持在断开之前的电量。

总之,电容就是一个储存电能的水桶,电容的所有应用场景,都是利用了电容的这一个核心特性,不断的对这个水桶冲水放水、充电放电

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