电容器的作用

电容器由于其内部是绝缘的，因而不会有直流电流流过，但伴随着所施加电压的变动，通过进行充电和放电，看似好像有电流在电容器中流动。电压随时间变化率越大，流经电容器的电流就越会增大，如下式所示。

Ic =C・dVc/dt

Ic:电容器电流 (A)

C:静电电容 (F)

dVc/dt:V-t曲线上的斜率

(例1) 充放电波形时

这里就通过电阻从直流电源向尚未被充电的电容器充电后，让其放电时的电容器电压和电流进行说明。

电路图上，若在充电侧将开关置于ON，V0/R1的峰值电流就会流向电容器，而后电流会随着电容器的电压Vc升高而降低，当Vc = V0时，充电完成，电流成为零。

然后，若在放电侧将开关置于ON，V0/R2的峰值电流就会流向电容器，而后电流会随着电容器的电压Vc降低而降低，当Vc = 0时，放电完成，电流成为零。

这里需要理解的是，电容器的电流Ic的大小依赖于电容器电压Vc变化的大小。

此外，开关ON时，V0/R的电流就会流过，而在这里如果R=0，则理论上会有无限大的电流流过瞬间完成充放电。

然而，实际上因受到电容器本身具有的电阻成分(ESR)或配线电阻及电抗成分的影响而不会成为无限大，但电阻成分远比电池小，因而可以说是能够在瞬时进行充放电的零部件。

(例2) 交流波形时

这里就向电容器施加交流电压时的电容器电压和电流进行说明。

例1中叙述了流向电容器的电流大小依赖于电容器电压变化的大小，这在交流波形时也是一样的。

① 首先，当电压从0V上升时，会有大量的电流流过电容器，而电流则会随着电压的上升速度放慢而下降，并在电压成为最大的时点(电压变化为零)电流成为零。

② 当电压从最大值开始下降时，负电流开始流过电容器，在电压成为零这一点(电压变化为最大)电流成为最大。

对于③ 、④的区域，与上述原理一致。

在对此电压和电流的波形进行观察时，如果电压波形为正弦波，则电流波形也为正弦波，此外还可弄清电流波形在电压波形之前偏移1/4周期(电流的相位先行90°)的情况。

此外，电压的变化大就会有较大的电流流过这种情况表明，越是电压变化大，高频流过的电流就会越大。

此时流过的电流(有效值)如下式所示。

Ic=2πf・C・Vc

Ic:电容器电流 (Arms)

π:圆周率 (3.14)

f:频率 (Hz)

C:静电电容 (F)

Vc:电源电压 (Vrms)

电容器的基本使用方法

如前所述，电容器具有以下特性，即①能够在瞬时进行充电和放电；②直流不会通过，但交流则会通过；③频率越高交流就越容易通过，电路中采用借助于这些特性的使用方法。

这里列出典型的使用方法的电路。

【放电电路】

放电电路是通过释放蓄积在电容器中的电荷来使得被连接的负荷发生动作的电路。由于放电电路可在瞬时将大电流释放出去，因而可将其作为相机的闪光灯或紧急时的后备电源来使用。电路例中，若将开关连接到电源侧，电容器就会被充电；而当电荷蓄积至电源电压时，充电就会停止。若将开关连接到负荷(灯泡)侧，电容器就会开始放电，灯泡点亮。

【平滑电路】

平滑电路是使得对交流进行整流后的脉动电流变得平滑并将其转换为直流的电路。电源电路就是其典型的例子。通过电容器来使得利用二极管桥对交流的输入电压进行整流(电路例中为全波整流)而得的电压波(脉动、脉动电流)变得平坦。

【去耦电路】

去耦电路如其名称所示，是为了分离信号耦合而利用电容器的电路。此例中，如图所示，通过对基本直流中含有频率高的交流成分(噪声)的信号路径加入电容器，只有频率高的噪声成分通过电容器后被分离，之后令噪声不会被传递。去除开关电源中的开关噪声的用途就属于此种目的。

【耦合电路】

耦合电路是不让直流成分通过而只让交流成分通过的电路。希望在音频信号的放大电路等中排除直流成分造成的影响(也称之为DC截除等)时使用耦合电路。

除此之外，还有例如谐振电路、滤波器电路、备用电路、时间常数电路和功率因数改善等各种使用方法。

　　审核编辑：汤梓红