電容、電感與交流電路

電容器

把電容器想成一個小小的可充電水桶,專門儲存電荷。兩片金屬板彼此相對,中間隔著一層薄薄的絕緣材料。就像一個會脹縮的小水箱不斷地充滿與放空,它儲存電荷,並抗拒電壓的突然改變。如果把電壓想成水壓,電容器就是一個會緩衝壓力變化的小水箱。

它實際如何運作:把電荷推到其中一片板上,它會把另一片板上的電荷排開,於是在縫隙兩端建立起電壓。它的定義式是:流進電容器的電流等於電容值乘上電壓變化的速率,I = C times dV/dt。所以若你強迫 1 mA 的電流流進一個 1 微法拉(uF)的電容,電壓就會以 dV/dt = I/C = 0.001/0.000001 = 每秒 1000 伏特的速率上升。一旦電壓不再變化,電流也就停了,因此電容器擋住穩定的直流,卻讓變化的訊號通過。

電容器無所不在:平滑電源、在各級之間耦合音訊同時擋掉直流偏移、在振盪器裡決定時間、為晶片去耦,讓突然的電流需求不會把電源拉垮。誠實的提醒:真實的電容器並不理想。它有漏電流、一點串聯電阻(ESR)與串聯電感,而電解電容有極性、也會老化。擋直流、通交流這句話只是入門的模型,不是全部的真相。

一個跨接在 5 V 電源軌上的 470 uF 電容,扮演本地的能量儲槽:當晶片突然抽取額外電流,電容立刻供應,而較慢的主電源隨後跟上,使電源軌不致下陷。

去耦電容平滑突然的電流需求。

電容器並不儲存電流。在穩態直流下根本沒有電流通過它;它把電荷與能量儲存在兩板之間的電場裡。

又称
cap電容