一、认识电容

• 电容就是一种可以储存电荷的电子元件（类似于一个蓄水池）

从结构上看，电容器由两个相互靠近但被中间的绝缘介质隔开的导体极板组成。

1、电容储能的基本原理

当在电容器两端加上电压时，电荷会在电场力的作用下在极板上累积。此时与电源正极相连的极板失去电子带上正电荷，与电源负极相连的极板得到电子，带上负电荷。电荷在极板上累积的过程就是电容器充电的过程。此时电容其储存了电场的能量。

2、电容的物理量

1.电容的标识及单位

• 电容用字母“C”表示,单位为法拉（F）。

在国际单位制中，1法拉等于1库仑每伏特（1F = 1C/V）。 简单来说，如果一个电容器在极板间的电压为1伏特时，能存储1库仑的电荷，那么他的电容就是1法拉。不过，法拉是一个非常大的单位，在实际应用中，更多使用微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF） 。

• 单位之间的转换

1 F = 1,000 mF
1 mF = 1,000 μF
1 μF = 1,000 nF
1 nF = 1,000 pF

2.电容值大小的因素

通常电容的大小与极板的正对面积，极板间的距离，以及绝缘介质的介电常数有关。极板的正对面积越大，极板间距离越小，绝缘介质的介电常数越大，电容值就越大。用公式表示为：

其中C是电容，d是极板间的距离，ε是绝缘介质的介电常数，S是极板正对面积。

3.电容的定义式

• 定义
  电容的定义式描述了电容的储存能力与电压和电荷量存在一个恒定关系。
  公式如下
  
• 说明
  C :表示电容值（单位：法拉）
  Q:电容器两极板所带电荷量的绝对值(单位：库伦)
  V:两极板之间的电势差（单位：伏特）

正确的理解了这个公式，可以帮助我们更好的理解电容的特性。如果现在没有理解也没有关系，下面我会通过举例来详细的介绍。

3、电容的特性

• 特性：电容两端的电压不能发生突变。

主要原因在于电容储存电和释放电是需要时间的。

很多朋友在理解电容两端电压不能发生突变时有很大的困惑，不急咱们在这里给大家举例说明。

我们可以将电容的定义式这样理解：

Q（电荷量）：好比水库里储存水的总量。
C（电容量）：好比水库的库容大小。
V（电压）：好比水库的水位高低。

将电容的定义式变形为

这个公式变形后说明了一个问题：水库的水位（极板两端的压差V）高低，完全取决于水库里面存储了多少水（电容内部存储了多少电荷）。

所以为什么电容两端电压不能突变呢？

因为电容器的特性决定了它两端的电压，是由电容内部存储了多少电荷决定的。

也正是因为这一点原因，才有“电容上电一瞬间近似一根导线的说法”。

• 举例说明

就拿咱们常见的滤波电路为例

咱们来解释一下上电一瞬间发生的事情：

我们使用的电源是5V,在上电之前，由于电容内部没有储存电荷，此时电容两端的电压都为0V。
上电的一瞬间，由于电容两端电压都为0V, 相当于5V电源直接在0V（可以近似看做5V连接GND，到这里就可以解释为什么可以近似的看作成一根导线。因为滤波电容的另一端连接的就是GND。）
在这一瞬间产生一个 5V - 0V = 5V 的电压差，瞬间加持在整个充电回路的电阻上（导线电阻，电源内阻等）。
这一瞬间会发生什么呢？
电路中会产生一个巨大的浪涌电流，如果电路中没有保护电路。会对整个电路造成巨大破坏。
最后随着电容的充电，电容两端的电压逐渐增加，直到电容充满后。整个电路稳定工作

• 仿真观察实验现象

  为了方便大家理解，下面通过仿真图介绍。

  这是一个模拟芯片上电过程的电路图。

  元件介绍

  R1: 可以看作是用电器件或芯片。
  C1: 当作电路的滤波电容，至于为什么选择0.2F单纯是输出波形方便观察，比较直观。
  R2: 用于模拟导线，电源，元器件的内阻（原因：仿真软件上的器件都过于完美，为了模拟真实电路情况）。
  S1: 上电开关。
  V1: 5V供电电源。

  
  为了方便大家观察数据下面接入示波器和万用表。

  打开电源开关，模拟上电一瞬间。
  

  观察万用表，可以看到，在上电的一瞬间产生了巨大的电流，这个电路中瞬时电流。理论上最大可到达 100A
  

  当然这只是理论情况下，我们现实中使用的电源都是有限流的。不然一上电，电容全炸了。

  观察示波器，上电后随着电容的充电，电压的上升趋势由快到慢，直至平稳。

  文章到这里就结束了，这一篇博客简单的介绍了一下电容的基本知识，在下一篇博客中会更深入的介绍电容在实际应用时需要注意的事项

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