第一篇：電容器簡介

電容器簡介

一、電容器的主要性能

電容器的電氣性能一般有四個(gè)主要參數(shù)，它們是：

1標(biāo)稱電容量及偏差

某一個(gè)電容器上標(biāo)有220nT，表示這個(gè)電容器的標(biāo)稱電容量為220nF，實(shí)際電容量應(yīng)220nF±5％之內(nèi)，此處T表示容量誤差為±5％。若T改為K，表示誤差為±10％；改為M表示誤差為±20％。2額定電壓

電容器上還標(biāo)有額定電壓值，在不注明的情況下，均指直流額定工作電壓。電容器在工作時(shí)，其上承受的直流電壓應(yīng)小于額定電壓。選擇電容器額定電壓的原則如下：

1)低壓時(shí)，實(shí)際工作電壓與額定電壓的比率可以高一些。

2)高壓時(shí)，實(shí)際工作電壓與額定電壓的比率要低一些。

3)工作于交流狀態(tài)或直流上的脈動交流成份比較大時(shí)，比率要選低一些，頻率越高，比率越低。

4)要求可靠性高時(shí)，比率要選低一些。

3絕緣電阻

理想的電容器，在其上加有直流電壓時(shí)，應(yīng)沒有電流流過電容器，而實(shí)際上存在有微小的漏電流。直流電壓除以漏電流的值，即為電容器的絕緣電阻。現(xiàn)在CL11、CBB22等塑料薄膜電容器的絕緣電阻值可達(dá)到5000MΩ以上。電容器的絕緣電阻是一個(gè)不穩(wěn)定的電氣參數(shù)，它會隨著溫度、濕度、時(shí)間的變化而變化。

4損耗角正切值

損耗角正切值，簡稱損耗或?qū)懗蓆gδ。當(dāng)交流電流通過電容器時(shí)，其上有一個(gè)交流電壓降，對于理想的電容器，其兩端的交流電壓乘上流過的電流所得的值稱為無功功率，此時(shí)，電容器不會發(fā)熱。實(shí)際的電容器會產(chǎn)生微小的熱量，其發(fā)熱的功率稱為有功功率。有功功率與無功功率之比稱為損耗角正切值。例如CBB22型電容器的損耗約在萬分之五左右，也就是說發(fā)熱功率占無功功率的萬分之五。在電壓值為基準(zhǔn)的矢量圖上，不發(fā)熱的電流超前它90°，發(fā)熱的電流與它同相，正好是直角三角型的兩個(gè)直角邊，發(fā)熱的電流(阻性電流)與不發(fā)熱的電流(容性電流)之比即為損耗，也就是正切值。電容器的損耗受工作頻率的影響較大，一般而言，均隨頻率的增高而增大，但也有例外。例如：某電容器在1kHz時(shí)比在100Hz時(shí)的損耗還要小。除了以上四個(gè)主要參數(shù)外，還有一個(gè)重要參數(shù)就是電容量的溫度系數(shù)。實(shí)際電容器的電容量是隨著溫度變化而變化的，當(dāng)溫度升高時(shí)，有的電容量會變大，稱為正溫度系數(shù)的電容器；有的則變小，稱為負(fù)溫度系數(shù)的電容器。溫度系數(shù)用溫度變化一度時(shí)，電容量的變化比率來表示，單位為PPM/℃。PPM表示百萬分之一。例如：CBB22的溫度系數(shù)約為－300PPM/℃，則表示每升高一度，電容量減小萬分之三即003％。如果溫度上升40℃，則003％×40=12％，容量要下降12％

二、電容器的分類：

為了便于記憶，我們把主要的電容器分成三類，并稱為主流產(chǎn)品。

1電解電容器

電解電容器屬老產(chǎn)品，近年來的改進(jìn)主要是體積越做越小。鋁電解電容器的電性能較差，損耗tgδ在100Hz時(shí)約為5％～10％左右，容量的穩(wěn)定性和溫度系數(shù)也差。這種電容器主要應(yīng)用在電源濾波和要求不嚴(yán)的低頻電路中。使用者要記住的是：同樣的容量，大體積的要比小體積的損耗小；同樣的容量，高壓的比低壓的損耗要小；不同的容量，小容量比大容量的損耗要小。鉭電解電容器(CA型)電性能包括損耗、容量的穩(wěn)定性和溫度系數(shù)，要比鋁電解好得多。但價(jià)格也要高些。

2塑料薄膜電容器

塑料薄膜電容器是近一、二十年發(fā)展起來的電容器，現(xiàn)已成為主流產(chǎn)品(淘汰了以往的紙介電容器)。

薄膜電容器的容量上限可以很大，如電動機(jī)啟動用CBB60、CBB61型電容器，容量可達(dá)幾十微法。薄膜電容器主要有兩種材料，聚酯(滌綸)CL型和聚丙烯CBB型。每種材料主要有兩種結(jié)構(gòu)；箔式CL11、CBB11和金屬化CL21、CBB21、CBB22等。這樣我們就能很容易從型號上看出它們的材料和結(jié)構(gòu)。例如：CL21則表示這個(gè)電容器的材料是滌綸，結(jié)構(gòu)是金屬化。CL11型是數(shù)量最大的一種低價(jià)產(chǎn)品。箔式結(jié)構(gòu)是指電容器用塑料薄膜和鋁箔疊在一起卷繞而成，導(dǎo)電電極為鋁箔。金屬化結(jié)構(gòu)是預(yù)先用真空蒸發(fā)的方法在薄膜上蒸發(fā)了一層極薄的金屬膜，然后用這個(gè)薄膜卷繞成的電容器，導(dǎo)電電極為蒸發(fā)的金屬膜(大多仍為鋁膜)。在同樣規(guī)格情況下，金屬化電容器的體積要比箔式的小。金屬化薄膜電容器有自愈特性，即電容器中塑料薄膜某一點(diǎn)若存在缺陷，加電壓時(shí)會擊穿，則此處的金屬膜會蒸發(fā)掉，而不會產(chǎn)生短路現(xiàn)象，從而使電容器仍能正常工作。金屬化電容器還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是引出線是從噴了金屬的端面引出，從而使電流通路很短，所以也稱為無感電容器。

損耗：CL型和CBB型電容器在外形上差別不大，但在損耗這一電性能上差別較大。滌綸電容器的損耗較大，在1kHz時(shí)典型值約為50×10－4，與紙介電容器相當(dāng)。聚丙烯電容器的損耗(1kHz)，指標(biāo)大約是10×10－4，實(shí)際上一般小于5×10－4，約為滌綸電容器的十分之一。

絕緣：CL型和CBB型絕緣性能都特別好，優(yōu)于其它電容器。例如，一只CBB22型100nF電容器，其絕緣電阻可超過五萬兆歐。

溫度系數(shù)：CL型與CBB型電容器的溫度系數(shù)大體上都為300PPM/℃左右，但是CL型為正溫度系數(shù)，CBB型為負(fù)溫度系數(shù)。前面介紹過CBB型電容器在溫度升高40℃時(shí)，容量要下降12％左右。所以這兩種電容器都不能制成精密電容器，最高精度只有±5％(J)。有時(shí)候，電容器上的標(biāo)記不清，若要辨別真假CBB電容器，可以利用CL型和CBB型溫度系數(shù)方向不同的原理來辨別，可以用手掌型數(shù)字電容表和電吹風(fēng)來進(jìn)行試驗(yàn)。先把電容器接到電容表上讀出冷態(tài)時(shí)的電容值，然后用電吹風(fēng)加熱電容器，注意溫度要調(diào)低一點(diǎn)，如果電容器的容量變大，說明是CL型電容器，反之則是CBB型電容器。順便提一下，所有的非極性薄膜電容器均為負(fù)溫度系數(shù)，例如聚苯乙烯電容器。

3陶瓷電容器

陶瓷電容器分為三個(gè)品種：1類瓷CC型，2類瓷CT型，3類瓷CS型。1類瓷、瓷介電容器電性能最好，一般工作在高頻領(lǐng)域。絕緣和損耗也都非常好，溫度系數(shù)也很小。陶瓷電容器與其它電容器不同，介質(zhì)是屬復(fù)合材料，所以改變材料的配方可調(diào)節(jié)溫度系數(shù)。所以1類瓷、陶瓷電容器除了標(biāo)明容量外，還要標(biāo)明其溫度系數(shù)以及溫度系數(shù)的誤差。例如：標(biāo)有CH、C表明其溫度系數(shù)基數(shù)為0，H表示溫度系數(shù)的誤差為±60PPM/℃，如標(biāo)有PJ，P表示溫度系數(shù)基數(shù)為－150PPM/℃，J表示其誤差為±120PPM/℃，有時(shí)也用電容器頂上的顏色來表示溫度系數(shù)。黑色的溫度系數(shù)最小，紅色、橙色……依次次之。溫度系數(shù)越小的電容器，其體積要大一些，所以一般情況下，1 類單片高頻瓷介電容器的最大電容量不會超過1000pF。2類瓷和3類瓷陶瓷電容器又稱為鐵電陶瓷。它們的特點(diǎn)是材料的介電系數(shù)特別高，所以制成的電容器容量特別大，而體積又小。例如：鐵電陶瓷電容器的損耗和絕緣這兩個(gè)參數(shù)，比CL11型要差5倍左右，容量的溫度系數(shù)也較大。例如：E型溫度特性的電容量變化率為＋20％～－55％，F(xiàn)型為＋30％～－80％，只有B型較好為±10％。容量的溫度特性具有居里點(diǎn)，溫度在30℃左右時(shí)容量最大，溫度降低和溫度增高時(shí)，容量都急驟下降。所以這種電容器只能用在要求不高的地方。對于陶瓷電容器，同樣的電容量和工作電壓，體積越大的電性能越好。

4非主流電容器

(1)云母電容器(CY型)

以前在高頻領(lǐng)域主要應(yīng)用云母電容器，后來逐步由高頻陶瓷電容器取代。云母電容器應(yīng)用的減少不是因?yàn)殡娦阅懿缓茫且驗(yàn)樵颇傅V源稀少，制造云母電容器生產(chǎn)工藝復(fù)雜造成的。云母電容器的電性能非常好，所以云母電容器可以制成標(biāo)準(zhǔn)電容器。

(2)聚苯乙烯電容器(CB型)

聚苯乙烯電容器是最早的塑料薄膜電容器。由于聚苯乙烯本身耐潮濕，電容器外表一般不進(jìn)行環(huán)氧樹脂包封和染色，呈本色透明狀。國產(chǎn)品種主要是箔式，圓形結(jié)構(gòu)。聚苯乙烯屬非極性材料，具有優(yōu)良的電

性能，工藝良好的聚苯乙烯電容器，絕緣性能是最好的。此外，聚苯乙烯電容器的溫度系數(shù)也比其它塑料薄膜電容器好，可以做到優(yōu)于－150PPM/℃的水平，但由于不耐熱，體積大，工藝性能不好等原因，未能普及使用。

第二篇：金屬氧化物超級電容器簡介

金屬氧化物超級電容器簡介

超級電容器，是一種介于普通靜電電容器與二次電池之間的新型儲能元件。由于它具有比功率高、比容量大、成本低、循環(huán)壽命長、無記憶、充放電效率高，不需要維護(hù)和保養(yǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在移動通訊、信息技術(shù)、電動汽車、航空航天和國防科技等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。世界各國都給予了高度重視，并將其作為重點(diǎn)開發(fā)項(xiàng)目和戰(zhàn)略研究進(jìn)行研發(fā)。超級電容器儲能機(jī)理

超級電容器按原理可分為雙電層電容器和贗電容電容器。作為第一類導(dǎo)體的電極與第二類導(dǎo)體的電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，充電時(shí)則在電極/溶液界面發(fā)生電子和離子或偶極子的定向排列，形成雙電層電容。雙電層電容器的電極通常為具有高比表面積的多孔炭材料，目前常用的炭材料有:活性炭粉末、活性炭纖維、炭黑、碳?xì)饽z、碳納米管、玻璃碳、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)炭以及某些有機(jī)物的炭化產(chǎn)物。

贗電容，也稱法拉第準(zhǔn)電容，是在電極表面或體相中的二維或準(zhǔn)二維空間上，電活性物質(zhì)進(jìn)行欠電位沉積，發(fā)生高度可逆的化學(xué)吸附，脫附或氧化，還原反應(yīng)，產(chǎn)生和電極充電電位有關(guān)的電容。贗電容不僅在電極表面，而且可在整個(gè)電極內(nèi)部產(chǎn)生，因而可獲得比雙電層電容更高的電容量和能量密度。在相同電極面積的情況下，贗電容可以是雙電層電容量的10～100倍。

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金屬氧化物超電容電極材料最新進(jìn)展

對電極材料研究主要集中在各種活性炭材料、金屬氧化物材料、導(dǎo)電聚合物材料等。其中活性炭電極材料以產(chǎn)生的雙電層為主，金屬氧化物材料與導(dǎo)電聚合物材料以產(chǎn)生的贗電容為主，下面就介紹贗電容電極材料的研究進(jìn)展情況。由于RuO2等活性物質(zhì)在電極/溶液界面法拉第反應(yīng)所產(chǎn)生的“準(zhǔn)電容”要遠(yuǎn)大于活性炭材料表面的雙層電容，有著廣闊的研究前景，已經(jīng)引起了不少研究者的重視。

1、超細(xì)微RuO2電極活性物質(zhì)的制備與研究

超細(xì)微RuO2電極活性物質(zhì)以其優(yōu)異的催化活性已經(jīng)在鹵堿工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，但利用其不同尋常的比容量作為電化學(xué)電容的活性物質(zhì)僅僅是近幾年的事情。T.R.JOW對這一活性物質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，他們使用溶膠凝膠方法制備了超細(xì)微RuO2顆粒，在175℃加熱若干時(shí)間，然后制備成為電極進(jìn)行測試，此種RuO2電極活性物質(zhì)具有優(yōu)異的大電流充放電性能，其單電極比容量高達(dá)760F/g。JOW認(rèn)為制備含水的無定型的RuO2氧化物是加大材料電容量的關(guān)鍵，反應(yīng)僅僅發(fā)生在氧化物電極表層。活性材料中加入大面積導(dǎo)電性碳黑后使材料的大電流放電性能有所改善，功率密度達(dá)到100KW/Kg。JOW制備的活性電極可在－52℃～73℃的范圍之內(nèi)連續(xù)充放電60，000次以上。JOW等人給出的解釋是RuO2?xH2O由于是無定型態(tài)，電解液容易進(jìn)入電極材料，由它作電極時(shí)，是材料整體參加反應(yīng)，即材料的利

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用率可達(dá)到100%；而RuO2作電極材料時(shí)，由于是晶體結(jié)構(gòu)，電解液不易進(jìn)入電極材料內(nèi)部，只在材料的表面發(fā)生反應(yīng)。所以雖然RuO2的比表面積大，但實(shí)際比容量卻比RuO2?xH2O小得多（RuO2?xH2O法拉第理論容量，900F/g）。由此可見，無定型態(tài)結(jié)構(gòu)比晶體結(jié)構(gòu)更適合作超電容電極材料。RuO2電極活性物質(zhì)在電容量方面的性能是其他的物質(zhì)所不能比擬的，但由于該種活性物質(zhì)高昂的價(jià)格，大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)尚不現(xiàn)實(shí)，因此，人們在尋找各種方法減少RuO2的用量。

納米RuO2電極活性材料以其不同尋常的比容量而成為研究的熱點(diǎn),研究工作主要集中在運(yùn)用不同的方法制備活性極高的電極材料。Fang，等在100～200℃以鉭基體熱分解先驅(qū)體乙醇釕制備氧化釕膜，比電容為593F/g,表面電容為4F/㎝。超細(xì)微RuO電極活性材料的制備主要采用熱分解氧化RuCl3?xH2O的水溶液或乙醇溶液(300～800℃)。用此法制得的無水RuO2薄膜作電極,比表面積約為120㎡/g,比容量最大可達(dá)380F/g,最大工作電壓1.4V左右。用熱分解氧化法制備的電極活性材料不含結(jié)晶水,屬于晶體結(jié)構(gòu),僅顆粒外層Ru和H作用,因此電極比表面積的大小對電容的影響較大,所得的電極比容量比理論值小得多。

在此材料中,電極表面和體相內(nèi)均能發(fā)生氧化還原反應(yīng),使RuO2?xH2O的全部體積均能用于電荷存儲,大大提高了電極的比容量。此外在粗糙的基體材料或大比表面積的材料上沉積RuO2可獲得高比表面積的涂層或粉體材料。氧化釕被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)這個(gè)

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目標(biāo)的重要候選材料，但氧化釕用作超級電容器材料有一個(gè)致命的弱點(diǎn),那就是材料的成本太高,達(dá)到了約1＄/g,而相應(yīng)的碳材料只有約0.02＄/g；且金屬釕對環(huán)境也有污染，所以它的使用，受到了很大的限制。

2、其他過渡金屬氧化物的制備與研究

氧化錳資源廣泛、價(jià)格低廉、環(huán)境友善、具有多種氧化價(jià)態(tài)，廣泛地應(yīng)用于電池電極材料和氧化催化劑材料上。氧化錳用作超級電容器的電極主要?dú)w結(jié)為兩類，一類為制備氧化錳粉末電極，另一類為制備氧化錳薄膜電極。高比表面積二氧化錳是由Anderson等人發(fā)現(xiàn)的一種價(jià)格低廉且效果良好的新型電容器材料。他們分別用溶膠凝膠法和電化學(xué)沉積法來制備MnO2,通過比較發(fā)現(xiàn),用溶膠凝膠法制備的MnO2的比容量比電沉積法制備的MnO2的比容量高出1/3之多,達(dá)到698F/g,且循環(huán)1500次后,容量衰減不到10%。這樣高的比容量是基于法拉第準(zhǔn)電容儲能原理,MnO在充放電過程中發(fā)生了可逆的法拉第反應(yīng),而且由于用溶膠凝膠法制備的MnO2是納米級的,具有高的比表面積,同時(shí)無定型的結(jié)構(gòu)使MnO2晶格擴(kuò)張,質(zhì)子很容易存留在里面,而沉淀法制得的晶體結(jié)構(gòu)的微米級MnO2不具有這些特點(diǎn)。

3、其他電極活性材料代替RuO2 RuO2活性物質(zhì)成本昂貴，因此，必須尋找一種可以代替RuO2活性物質(zhì)的廉價(jià)電極活性物質(zhì)。這方面的研究工作雖然不少，但遺憾的是至今尚沒有發(fā)現(xiàn)可以完全代替RuO2的新材料。

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Branko.N.Popov使用醇鹽水解溶膠凝膠方法制備了超細(xì)Co2O3電極活性物質(zhì)，單電極的比電容達(dá)到了291F/g。另外，雜多酸類化合物是一類很大的化合物族，呈現(xiàn)一種立體的網(wǎng)絡(luò)式結(jié)構(gòu)且具有很大的比表面積，鉬、鎢兩種氧化物有用作電化學(xué)電容電極活性物質(zhì)的潛力，結(jié)合雜多酸類化合物的結(jié)構(gòu)，磷鉬雜多酸H3PMo12O14。是作為電極材料的最好選擇，目前的部分工作就是圍繞這類化合物進(jìn)行的。使用RuO2作為電容器的另一個(gè)電極，電容器雙電極比電容達(dá)到112F/g，能量密度可以達(dá)到37KJ/Kg，具有較大的應(yīng)用前景。K.C.Tsai使用高溫氧化法制備了一種金屬鉬的氮化物T-MoN。該種物質(zhì)具有大的材料比表面積（700㎡/g），與RuO2電極組成電容器其雙電極比電容達(dá)到了125F/g。研究者對包括相對惰性的金屬氧化物V2O5，過渡貴金屬氧化物IrOx在內(nèi)的其他活性物質(zhì)在這方面的應(yīng)用也進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，目前性能最好的材料仍然是T.R.JOW制備的無定型釕的氧化物。

4、導(dǎo)電聚合物超電容電極材料最新進(jìn)展

導(dǎo)電聚合物是一種新型的電極材料,其最大的優(yōu)點(diǎn)是可以通過分子設(shè)計(jì)選擇相應(yīng)的聚合物結(jié)構(gòu),從而進(jìn)一步提高聚合物的性能,以得到符合要求的材料。有關(guān)這方面的研究也非常活躍。導(dǎo)電聚合物電極電化學(xué)電容器的電容主要來自法拉第準(zhǔn)電容,其作用機(jī)理是：通過在電極上的聚合物膜中發(fā)生快速可逆的n型或p型摻雜和去摻雜氧化還原反應(yīng),使聚合物達(dá)到很高的儲存電荷密度,從而產(chǎn)生很高的法拉第準(zhǔn)電容來儲存能量,其較高的工作電位

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是源于聚合物的導(dǎo)帶和價(jià)帶之間有較寬的能隙。導(dǎo)電聚合物電容器可分為三類：①兩極由同一種p-型摻雜導(dǎo)電聚合物構(gòu)成,結(jié)構(gòu)對稱；放電過程中,去摻雜態(tài)的聚合物電極發(fā)生氧化(摻雜)反應(yīng)而摻雜態(tài)的電極發(fā)生還原(去摻雜)反應(yīng),當(dāng)放電至兩電極都處于半摻雜態(tài)時(shí),兩極電壓為零。

因?yàn)樵陔娙萜黧w系中,對純度要求很高,而化學(xué)合成方法要使用較多的化學(xué)助劑,在得到產(chǎn)物的同時(shí)產(chǎn)生了較多的雜質(zhì),而且有些雜質(zhì)是不容易清除的。對于各種類型的電子導(dǎo)聚合物都可以通過電化學(xué)方法進(jìn)行聚合,使用惰性金屬電極或碳紙電極作為集流體,在單體分子的水溶液或有機(jī)溶液中,以恒定的電壓或電流使材料發(fā)生聚合反應(yīng),某些無法確定聚合條件的材料,可以通過線性電位掃描(循環(huán)若干次)的方法合成聚合物,當(dāng)聚合體系使用有機(jī)溶液時(shí),反應(yīng)要在氬氣保護(hù)的條件下完成。氧化釕的實(shí)用性研究和展望

氧化釕雖然性能優(yōu)異，但其資源較為緊缺，且價(jià)格昂貴，因此各國都在尋求減低其成本的途徑。歸納起來，主要工作圍繞以下幾個(gè)方面:（1）使用各種方法制備大面積的RuO2活性物質(zhì)。（2）將RuO2電極活性物質(zhì)與其他的金屬氧化物混合以達(dá)到減少RuO2用量并同時(shí)提高材料容量的目的。（3）尋找其他廉價(jià)的材料代替RuO2以降低成本。

超級電容器產(chǎn)業(yè)在我國剛剛起步，目前比較成熟的技術(shù)局限在碳材料雙電層電容器的研發(fā)和制造中，氧化釕材料氧化還原電

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容器尚無生產(chǎn)，但碳材料的性能遠(yuǎn)不及氧化釕，只能應(yīng)用在性能要求較低的民用設(shè)備上，無法滿足軍工和航天工業(yè)上的應(yīng)用，因此目前國內(nèi)的高性能電容器大部分需要進(jìn)口，如果能開發(fā)出性能優(yōu)良的氧化釕電容器，并以其低成本占領(lǐng)部分國內(nèi)市場，定會降低進(jìn)口產(chǎn)品的比例與價(jià)格，無論對國家還是社會都是很大的貢獻(xiàn)。

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第三篇：簡介9種常用電容器的種類

電容器

1、電解電容器

用浸有糊狀電解質(zhì)的吸水紙夾在兩條鋁箔中間卷繞而成，薄的化氧化膜作介質(zhì)的電容器.因?yàn)檠趸び袉蜗驅(qū)щ娦再|(zhì),所以電解電容器具有極性.容量大，能耐受大的脈動電流容量誤差大，泄漏電流大；普通的不適于在高頻和低溫下應(yīng)用,不宜使用在25kHz以上頻率低頻旁路、信號耦合、電源濾波

2、鉭電解電容器

用燒結(jié)的鉭塊作正極,電解質(zhì)使用固體二氧化錳溫度特性、頻率特性和可靠性均優(yōu)于普通電解電容器，特別是漏電流極小，貯存性良好，壽命長，容量誤差小，而且體積小，單位體積下能得到最大的電容電壓乘積對脈動電流的耐受能力差，若損壞易呈短路狀態(tài)超小型高可靠機(jī)件中

3、薄膜電容器

結(jié)構(gòu)與紙質(zhì)電容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低損耗塑材作介質(zhì)頻率特性好，介電損耗小不能做成大的容量，耐熱能力差濾波器、積分、振蕩、定時(shí)電路

4、瓷介電容器

穿心式或支柱式結(jié)構(gòu)瓷介電容器，它的一個(gè)電極就是安裝螺絲。引線電感極小，頻率特性好，介電損耗小，有溫度補(bǔ)償作用不能做成大的容量，受振動會引起容量變化特別適于高頻旁路

5、獨(dú)石電容器

(多層陶瓷電容器)在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以電極槳材料，疊合后一次繞結(jié)成一塊不可分割的整體，外面再用樹脂包封而成小體積、大容量、高可靠和耐高溫的新型電容器，高介電常數(shù)的低頻獨(dú)石電容器也具有穩(wěn)定的性能，體積極小，Q值高容量誤差較大噪聲旁路、濾波器、積分、振蕩電路

6、紙質(zhì)電容器

一般是用兩條鋁箔作為電極，中間以厚度為0.008～0.012mm的電容器紙隔開重疊卷繞而成。制造工藝簡單，價(jià)格便宜，能得到較大的電容量

一般在低頻電路內(nèi)，通常不能在高于3～4MHz的頻率上運(yùn)用。油浸電容器的耐壓比普通紙質(zhì)電容器高，穩(wěn)定性也好，適用于高壓電路

7、微調(diào)電容器

電容量可在某一小范圍內(nèi)調(diào)整，并可在調(diào)整后固定于某個(gè)電容值。瓷介微調(diào)電容器的Q值高，體積也小，通常可分為圓管式及圓片式兩種。云母和聚苯乙烯介質(zhì)的通常都采用彈簧式東，結(jié)構(gòu)簡單，但穩(wěn)定性較差。線繞瓷介微調(diào)電容器是拆銅絲〈外電極〉來變動電容量的，故容量只能變小，不適合在需反復(fù)調(diào)試的場合使用

8、陶瓷電容器

用高介電常數(shù)的電容器陶瓷〈鈦酸鋇一氧化鈦〉擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質(zhì)，并用燒滲法將銀鍍在陶瓷上作為電極制成。它又分高頻瓷介和低頻瓷介兩種。具有小的正電容溫度系數(shù)的電容器，用于高穩(wěn)定振蕩回路中，作為回路電容器及墊整電容器。低頻瓷介電容器限于在工作頻率較低的回路中作旁路或隔直流用，或?qū)Ψ€(wěn)定性和損耗要求不高的場合〈包括高頻在內(nèi)〉。這種電容器不宜使用在脈沖電路中，因?yàn)樗鼈円子诒幻}沖電壓擊穿。高頻瓷介電容器適用于高頻電路

9、玻璃釉電容器

由一種濃度適于噴涂的特殊混合物噴涂成薄膜而成，介質(zhì)再以銀層電極經(jīng)燒結(jié)而成“獨(dú)石”結(jié)

構(gòu)性能可與云母電容器媲美，能耐受各種氣候環(huán)境，一般可在200℃或更高溫度下工作，額定工作電壓可達(dá)500V，損耗tgδ0.0005～0.008

第四篇：超級電容器介紹

超級電容器/法拉電容介紹五

超級電容器類型簡介

超級電容器的類型比較多，按不同方式可以分為多種產(chǎn)品，以下作簡單介紹。

按原理分為雙電層型超級電容器和贗電容型超級電容器：

雙電層型超級電容器，包括

1.活性碳電極材料，采用了高比表面積的活性炭材料經(jīng)過成型制備電極。

2.碳纖維電極材料，采用活性炭纖維成形材料，如布、氈等經(jīng)過增強(qiáng)，噴涂或熔融金屬增強(qiáng)其導(dǎo)電性制備電極。

3.碳?xì)饽z電極材料，采用前驅(qū)材料制備凝膠，經(jīng)過炭化活化得到電極材料。

4.碳納米管電極材料，碳納米管具有極好的中孔性能和導(dǎo)電性，采用高比表面積的碳納米管材料，可以制得非常優(yōu)良的超級電容器電極。

以上電極材料可以制成：

1.平板型超級電容器，在扣式體系中多采用平板狀和圓片狀的電極，另外也有Econd公司產(chǎn)品為典型代表的多層疊片串聯(lián)組合而成的高壓超級電容器，可以達(dá)到300V以上的工作電壓。

2.繞卷型溶劑電容器，采用電極材料涂覆在集流體上，經(jīng)過繞制得到，這類電容器通常具有更大的電容量和更高的功率密度。

贗電容型超級電容器：

包括金屬氧化物電極材料與聚合物電極材料，金屬氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作為正極材料，活性炭作為負(fù)極材料制備的超級電容器，導(dǎo)電聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等經(jīng)P型或N型或P/N型摻雜制取電極，以此制備超級電容器。這一類型超級電容器具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它類型多處于研究階段，還沒有實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

按電解質(zhì)類型可以分為水性電解質(zhì)和有機(jī)電解質(zhì)類型：

水性電解質(zhì)，包括以下幾類

1.酸性電解質(zhì)，多采用36％的H2SO4水溶液作為電解質(zhì)。

2.堿性電解質(zhì)，通常采用KOH、NaOH等強(qiáng)堿作為電解質(zhì)，水作為溶劑。

3.中性電解質(zhì)，通常采用KCl、NaCl等鹽作為電解質(zhì)，水作為溶劑，多用于氧化錳電極材料的電解液。

有機(jī)電解質(zhì)

通常采用LiClO4為典型代表的鋰鹽、TEABF4作為典型代表的季胺鹽等作為電解質(zhì)，有機(jī)溶劑如PC、ACN、GBL、THL等有機(jī)溶劑作為溶劑，電解質(zhì)在溶劑中接近飽和溶解度。

另外還可以分為：

1.液體電解質(zhì)超級電容器，多數(shù)超級電容器電解質(zhì)均為液態(tài)。

2.固體電解質(zhì)超級電容器，隨著鋰離子電池固態(tài)電解液的發(fā)展，應(yīng)用于超級電容器的電解質(zhì)也對凝膠電解質(zhì)和PEO等固體電解質(zhì)進(jìn)行研究。

超級電容器應(yīng)用簡介

超級電容器的應(yīng)用范圍極為廣泛，小到存儲器的備用電源、電動玩具的電源，大到航天導(dǎo)彈發(fā)射的大功率啟動系統(tǒng)、電動汽車的能量功率系統(tǒng)等一切與能量功率相關(guān)的儀器設(shè)備系統(tǒng)均有超級電容器的身影。

超級電容器在軍用、民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。小電流放電的雙電層電容器可用作微機(jī)等的備用電源或小型裝置如玩具、打印機(jī)、報(bào)警器、信號燈等的一次電源；安培級大電流放電雙電層電容器可單獨(dú)或與蓄電池一起構(gòu)成電源系統(tǒng)，既可作為起動電源也可作為小型負(fù)載的驅(qū)動電源，如用于坦克、飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈等作為起動電源；人造衛(wèi)星、宇宙飛船空間站、潛艇水下推進(jìn)，尤其是在電動車輛方面的應(yīng)用越來越多；利用其良好充放電性能可作為快速充電簡易電源；利用其輸入小電流輸出大電流可作為充放電周期循環(huán)的電源；因其容量大，還可用于微分和積分電路、簡易計(jì)時(shí)電路、超低頻信號處理電路等。隨著電極材料的改進(jìn)和電解質(zhì)的合理選用，雙電層電容器的功率密度和能量密度逐步向理論值靠近，其應(yīng)用前景更為廣闊。

超級電容器最近的研究目標(biāo)之一是單獨(dú)用雙電層電容器或?qū)⑵渑c蓄電池聯(lián)用，作為電動汽車和混合動力汽車的動力電源。上千法拉級的雙電層電容器用作電動汽車的短時(shí)驅(qū)動電源，可以在汽車啟動和爬坡時(shí)快速提供大電流從而獲得大功率以提供強(qiáng)大的動力；在正常行駛時(shí)由蓄電池快速充電；在剎車時(shí)快速存儲發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的瞬時(shí)大電流，回收能量。這可以減少電動汽車對蓄電池大電流放電的限制，極大的延長蓄電池的循環(huán)使用壽命，提高電動汽車的實(shí)用性。目前日本富士重工推出的電動汽車已經(jīng)使用日立機(jī)電制作的鋰離子蓄電池和松下電器制作的儲

能電容器的聯(lián)用裝置；日本本田公司更是將雙電層電容器與汽油機(jī)相結(jié)合，研制出一種綜合電動機(jī)助力器系統(tǒng)，使內(nèi)燃機(jī)主要工作在最佳工況點(diǎn)附近，大大降低內(nèi)燃機(jī)的排放，并可回收制動能量，通過裝在小客車上極大的降低汽油機(jī)燃油消耗量成為低排放的節(jié)能汽車；日本豐田公司研制的混合電動汽車，其排放與傳統(tǒng)汽油機(jī)車相比CO2下降50％，HC、CO和NOx排放降低90％，燃油節(jié)省一半。

目前，電動助力車市場正在大力擴(kuò)展，其電源與電動汽車相似，蓄電池由于其充放電電流要求苛刻，能量難以進(jìn)行瞬時(shí)回收，同時(shí)其功率性能不佳也直接影響其應(yīng)用，而超級電容器非常容易滿足這些要求，采用超級電容器在其起動、加速與爬坡時(shí)對系統(tǒng)進(jìn)行能源補(bǔ)充，并在剎車時(shí)完全回收能量，提高系統(tǒng)性能。在風(fēng)力發(fā)電或太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，由于風(fēng)力與太陽能的不穩(wěn)定性，會引起蓄電池反復(fù)頻繁充電，結(jié)果大大縮短電池壽命，利用雙電層電容器吸收或補(bǔ)充電能的波動，可以輕易解決這一問題。此外，在有瞬間強(qiáng)負(fù)載系統(tǒng)中，利用雙電層電容器可以起到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，減少系統(tǒng)電源容量配制的作用。

超級電容器在有些場合可以替代電池工作，同時(shí)，可以避免由于瞬間負(fù)載變化而產(chǎn)生的誤操作。在便攜式儀器儀表中驅(qū)動微電機(jī)、繼電器、電磁閥等，在一些帶有機(jī)械動作功能的電話中，由于電話網(wǎng)的電流較小，不可能實(shí)現(xiàn)動作功能，因此要有一個(gè)電源對這一動作進(jìn)行支持，電池也是一種選擇，由于存在更換及維修的問題，超級電容器顯示出優(yōu)越性。

超級電容器還可用于對照相機(jī)閃光燈進(jìn)行供電，可以使閃光燈達(dá)到連續(xù)使用的性能，從而提高照相機(jī)連續(xù)拍攝的能力；另外，德國Epcos公司還用該器件對相機(jī)快門進(jìn)行控制。機(jī)動無線通訊設(shè)備往往采用脈沖的方式保持聯(lián)絡(luò)，由于雙電層電容器的瞬時(shí)充放電能力強(qiáng)，可以提供的功率大，在這一領(lǐng)域的應(yīng)用也非常廣闊。

大容量超級電容器的另一個(gè)重要應(yīng)用在電力系統(tǒng)上，運(yùn)用超級電容器進(jìn)行重要系統(tǒng)的瞬態(tài)穩(wěn)壓穩(wěn)流，特別是在大功率系統(tǒng)上，幾乎是不可替代的器件。在這方面，據(jù)華北電力大學(xué)電能質(zhì)量所的調(diào)查，在眾多大型石化、電子、紡織等企業(yè)，各企業(yè)每年因電力波動的損失可能高達(dá)上千萬；另外，芯片企業(yè)在選址時(shí)考慮電力的波動也是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，而超級電容器系統(tǒng)則可以完全解決這個(gè)問題。

另外，隨著電子與能源工業(yè)的發(fā)展，超級電容器在短時(shí)UPS系統(tǒng)、太陽能電源系統(tǒng)、汽車防盜系統(tǒng)等免維護(hù)系統(tǒng)上具有不可替代的作用，在一些電磁操作機(jī)構(gòu)電源、汽車音響系統(tǒng)等領(lǐng)域均具有非常廣泛的應(yīng)用。

第五篇：物理教案電容器 電容

物理教案電容器 電容

課

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教學(xué)目標(biāo)

知識目標(biāo)

1、知道什么是電容器及常見的電容器；

2、理解電容器電容的概念及定義式，并會應(yīng)用定義式進(jìn)行簡單的計(jì)算．

3、結(jié)合勻強(qiáng)電場有關(guān)知識，研究平行板電容器極板間電場及電場源關(guān)系．

能力目標(biāo)

通過學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的觀察和研究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和抽象思維能力；

情感目標(biāo)

注意培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的探究精神．

教學(xué)建議

教材分析

造及使用，使學(xué)生認(rèn)識電容器有儲存電荷的本領(lǐng)，同時(shí)介紹了電容的概念、定義式，再講解電容器的電容與哪些因素有關(guān)．整個(gè)這一節(jié)的內(nèi)容，是后面學(xué)習(xí)Lc振蕩電路的必備知識，是學(xué)習(xí)交變電路和電子線路的基礎(chǔ)，關(guān)于電容器的充放電現(xiàn)象和電容概念，是高中物理教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一，又比較抽象，因此再教學(xué)中，可以多增設(shè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生易于理解和接受，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察能力和科學(xué)探究能力．

關(guān)于演示實(shí)驗(yàn)的教學(xué)建議

在講解本節(jié)內(nèi)容時(shí)，我們通過實(shí)驗(yàn)演示將抽象的知識直觀化、形象化，對于設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)：可以讓學(xué)生觀察紙制電容器的構(gòu)造，用充電的電容器短路放電產(chǎn)生電火花使學(xué)生感受到電容器儲存電荷的本領(lǐng)，顯示充放電過程，并用實(shí)驗(yàn)演示電容器的電量和電壓的關(guān)系．另外，可以借助媒體動畫、視頻將過程再現(xiàn)，這樣，有益于學(xué)生對知識的理解和接受．

--示例

第八節(jié)電容器

電容

一、教學(xué)實(shí)驗(yàn)器材

平行板電容器，靜電計(jì)，各種電容器（包括“25V

4700μF”電容一只和一個(gè)可用來拆開的紙制電容器）．學(xué)生電源一個(gè)，導(dǎo)線若干，起電機(jī)．

二、教學(xué)過程：

（一）課堂講解

1、電容器

教師講解（開門見山），出示圖片：通過前面的學(xué)習(xí)，我們知道：靠近帶電物體的接地導(dǎo)體上有感應(yīng)電荷．帶電體和接地導(dǎo)體便具有儲存電荷的功能．這種裝置我們稱為電容器，既“儲存電荷的容器”，實(shí)際上，任何彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體，都可以看成是一個(gè)電容器，貯藏電量和能量，而兩個(gè)導(dǎo)體稱為電容的兩極．

教師講解：下面我們具體了解一下電容器的結(jié)構(gòu)．

演示實(shí)驗(yàn)1：將一個(gè)紙制電容器輕輕展開，讓學(xué)生觀察元件結(jié)構(gòu)，識別絕緣層和極板．

教師講解：電容器中將兩片錫箔紙作為電容器的兩個(gè)極板，兩個(gè)極板非常靠近，中間的絕緣層用薄絕緣紙充當(dāng)，分別用兩根導(dǎo)線連接兩極．這就是電容器的結(jié)構(gòu)．（在這里，可以參考媒體資料中的視頻類素材“電容器的結(jié)構(gòu)”）

我們首先將電荷充入電容器中，在使用時(shí)再將電荷放出，這兩個(gè)過程叫做電容器的充電、放電過程．

2、電容

演示實(shí)驗(yàn)2：將“25V

4700μF”的電容器與電源（16V）相連，充電后將電容器的兩極板短路，產(chǎn)生放電火花并發(fā)出聲響．演示電容器充放電的資料．

教師講解：為了深入了解電容器的工作原理，我們用下面的實(shí)驗(yàn)裝置來研究電容器的充放電過程．

演示實(shí)驗(yàn)3：利用起電機(jī)對相對放置的平行金屬板構(gòu)成的電容器充電，用靜電計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)兩個(gè)極板的電荷是等量且相異的．

引導(dǎo)學(xué)生分析：兩極板積累異號電荷越多，其中帶正電荷一極電勢越高，帶負(fù)電荷一極電勢越低，從而電勢差越大．

問題1：電容器可以充入的電量是無限的么？電容器容納電荷多少與什么有關(guān)？

教師講解：理論研究告訴我們，電容器可以充入的電量并不是無限的，隨著電勢差的變化，電量也隨之增大，對同一個(gè)電容器，是一個(gè)與電量、電勢差無關(guān)的常量，對不同的電容器，電勢差增加1伏所需要增加的電量是不同的，也就是是不同的常數(shù)，因此，我們認(rèn)為能夠反映電容器容納電荷的能力，并由此定義了一個(gè)新的物理量——電容，符號，讓．

①定義：電容是描述電容器容納電量特性的物理量．它的大小可用電容器一極的帶電量與兩極板電勢差之比來量度．

②量度：

③單位：法拉（F）

常用單位有微法（F），皮法（pF）

3、平行板電容器的電容

電容器的電容是一個(gè)與與電量、電勢差無關(guān)的物理量，它的大小是由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定的．那么電容器的電容跟電容器結(jié)構(gòu)的哪些因素有關(guān)呢？

教師出示平行板電容器：現(xiàn)在我們研究平行板那電容器的電容跟哪些因素有關(guān)．

演示實(shí)驗(yàn)4：參考書中110實(shí)驗(yàn)．

（l）構(gòu)成：兩塊平行相互絕緣金屬板．

①兩極間距d；②兩極正對面積S．

（2）量度：

Q是某一極板所帶電量的絕對值．

（3）影響平行板電容器電容的因素：

①，（、不變）

②，（、不變）

③兩極板間插入電介質(zhì)時(shí)比不插入電介質(zhì)時(shí)電容大．

給出電容公式：

為介電常數(shù)，k為靜電力恒量．這里也可以用能的觀點(diǎn)加以分析：電介質(zhì)板插入過程中，由于束縛電荷與極板上電荷相互吸引力做功，電勢能減少，故電勢差降低．

4、出示常用的電容器（可以觀看有關(guān)電容的視頻）

（1）介紹固定電容器．

（2）介紹可變電容器．

（3）介紹擊穿電壓．

三、典型例題講解（參考典型例題）

四、布置課下作業(yè)

五、教師總結(jié) 課

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