电容器
电容就是装电的容器
电容器是一种电子元件,用于储存电荷和能量。它由两个导体板和介质层组成(两个板子一边积累正电荷,一边积累负电荷),介质层位于两个导体板之间。
当电容器接入电路时,负电荷被储存在导体板上,并在两板之间产生电场。
电容器的单位是法拉(F),一个法拉等于存储一库仑电荷所需的电势差为一伏特的电容器。常见的电容器有电解电容器、陶瓷电容器、聚酯薄膜电容器、铝电解电容器等。
不同的材料介质,容纳电荷的能力不一样。电容的充放电是基于静电力的,不涉及化学反应变化,比锂电池更安全。
注意:法拉是个非常大非常大的单位哦,其他单位为mF,uF,nF,pF,
1F (法拉) = 1000mF(毫法),
1mF(毫法) = 1000μF(微法),
1μF (微法) = 1000nF(纳法),
1nF (纳法) = 1000pF(皮法)
电容器能够非常迅速地达到其存储电荷的能力上限,即充满电的状态。
电容器的作用
阻止电压的突变,储能,滤波(大电容滤低频,小电容滤高频)
生活中的电容: 充电器的电源灯并不是立刻断开,里面有电容,电荷慢慢释放掉。差点的耳机,滤波不好,噪音大。
常用的有$10^{-6},10^{-9}$大小等。
应用场景
基于功能和制作工艺划分
玻璃电容:使用玻璃作为介质的电容器,具有高温稳定性和低损耗等特点,常用于高频和高温环境下的电路中。
钽电容:使用钽金属作为电极的电容器,具有小尺寸、大电容量和高频特性等优点,常用于微型电路中。
薄膜电容:使用金属膜或金属箔作为电极的电容器,具有高精度、稳定性好等特点,常用于高性能电子器件中
铝电解电容:使用铝箔和电解液作为电极的电容器,具有大电容量、低成本等特点,常用于低频和直流电路中。
云母电容:使用云母作为介质的电容器,具有高精度、高频特性等特点,常用于精密仪器和高频电路中。
空气电容:使用空气作为介质的电容器,具有高精度、稳定性好等特点,但体积较大,常用于高频和高压电路中。
陶瓷电容:使用陶瓷作为介质的电容器,具有小尺寸、高频特性和高温稳定性等优点,常用于电子设备中。
可调电容:具有可变电容值的电容器,常用于无线电和调谐电路中。
金属纸电容:使用金属化薄膜作为电极的电容器,具有高精度、稳定性好等特点,常用于高性能电子器件中。
超级电容:也称为电化学电容器,具有高能量密度、高功率密度和长寿命等特点,常用于储能系统和电动汽车中。
注意事项
有的电容是有极性的,正负极接错了会爆炸哦!!!
在电子元器件中如果两个引脚长短不一,通常情况下长脚为正极,短脚为负极
例如:铝电解电容是一种极性电容,由于其特殊的结构和工作原理,如果接反了极性,万能会导致电容器失效或者损坏,甚至可能导致电容器短路或者起火等危险情况。
铝电解电容的结构是由一层氧化铝薄膜和一层电解液构成的。当正极连接正电压,负极连接负电压时,电解液中的氢离子会向氧化铝膜的负极移动,而负离子则向电解液的正极移动,形成一个稳定的电场,从而形成电容效应。如果电容器反接了极性,电解液中的氢离子会向氧化铝膜的正极移动,形成氢气,铝电解电容会爆浆。电容爆浆后压力较大,电解电容的外壳也是无规律的变形,有可能产生手榴弹爆炸后的效果,容易造成其他元器件的损坏。
超级电容
灯能亮多久?
t = (C * *V) / 1
t 是放电时间(单位:秒)
C 是电容的容量(单位:法拉)
V 是电容的电压(单位:伏特)
I 是放电电流(单位:安培)
C = 1.5F
V = 2.8V
1 = 20mA = 0.02A
将这些值代入公式,计算放电t = (1.5 * 2.8) / 0.02 ≈ 210秒
电感器
电和磁之间有密切的关系
当我们在水里扔一块石头时,会产生一个涟漪,涟漪会从石头周围向外扩散。电和磁也是如此。当电通过导线时,它就像是在水中扔了一块石头一样,会在周围产生一个磁场,这个磁场就像是涟漪一样向外扩散。反过来,当一个磁场改变时产生的涟漪又会带动周围的电子运动,这些涟漪会产生电场,这就是电磁感应的原理。
电和磁可以互相转换。
电机中的电流流过线圈,从而产生磁场,这个磁场将旋转部件(例如电动机轴)带动起来。这就是电磁感应原理的应用。
发电机和电机相反。通过旋转磁场,发电机可以转换机械能为电能。
什么是电感器
电感器是一种电子元件,用于在电路中存储和释放能量。它由一个线圈组成,通常由铜线绕成,通常带有一个铁芯。当电流通过电感器时,它会在线圈中产生一个磁场,从而存储能量。当电流停止流动时,磁场会崩溃导致电感器释放存储的能量。
电感器的主要作用是在电路中调节电流的变化率。它可以用来过滤电路中的高频噪声,电感器两端的电流不会突变,保护其他电子元件不受到电磁干扰的影响。
电感器的核心要点
- 通过磁场存储能量
- 阻止电流的突变
电感和电阻
理想的电感没有能量损耗
电感:电磁感应元器件,电会产生磁场,磁场又会抵制电流的变化。理想的电感没有能量损耗。
跟电阻不同,电阻阻碍电流,发热。
电感使用漆包线,纱包线等外部绝缘导线缠绕到铁芯上。
电感的单位是亨利(Henry)表示为H,它的中文读法是“恒利”,以英国物理学家亨利的名字命名。
电感的基本单位是:H(亨),它和电容一样,也是一个很大的计量单位,另外还有毫户mh、微亨uh、纳亨nh。
电感的作用
电感可以作为电路稳定器的 一部分,通过抵抗电路中电流的变化,保持电路的稳定性和可靠性。
在电源电路中,电感器可以储存能量并在需要时释放,从而平滑电源电压的波动,减少电压瞬变对电路的影响,提高电路的稳定性。
电流突变会产生磁场。可能会影响其他元器件,电感器可以起到一个缓冲的作用。
电感电容组成LRC振荡电路
振荡电路原理
LRC振荡电路是一种基本的振荡电路,由电感L、电容C和电阻R组成,可以产生稳定的交流电信号。在LRC振荡电路中,电感和电容通过共振的方式相互作用,导致电荷周期性地从电容器到电感器和反向流动,从而产生周期性的电流和电压信号。
LRC振荡电路的工作原理是当电容器放电时,电感器中的电流开始增加,而电容器的电荷开始减少。当电容器的电荷达到零时,电感器中的电流达到最大值,并开始流回电容器中,导致电容器的电荷开始增加。当电容器的电荷重新达到最大值时,电感器中的电流达到零值,并开始再次增加。这个过程不断重复,从而形成一个周期性的交流电信号。
LRC振荡电路的频率由电感L和电容C的值决定,可以通过调整电感和电容的值来改变输出信号的频率。
工作原理
- 充电阶段
- 当电容C开始充电时,电流从电源流向电容,此时电流方向可以视为“向右流动”(假设我们定义从电源到电容的方向为右)。
- 电容储存电荷,同时电感L由于电流的变化而产生感应电动势,但此时电感中的电流较小。
- 放电阶段
- 当电容C充满电后,如果电路中的开关(如果有的话)切换,使得电容开始放电,电流将流向电感L,此时电流方向变为“向左流动”(从电容到电感)。
- 电感L开始储存磁能,并产生与电容放电方向相反的感应电动势,试图阻止电流的变化。
- 振荡过程
- 随着电容的放电,其两端的电压逐渐降低,而电感中的电流逐渐增加。当电容放电完毕时,电感中的电流达到最大值。
- 此时,电感开始释放其储存的磁能,通过感应电动势对电容进行反向充电,电流方向再次变为“向右流动”。
- 这个过程不断重复,形成周期性的振荡。在振荡过程中,电流的方向会不断地在“向左”和“向右”之间切换。
保险丝、熔断器
保险丝和熔断器都是用来保护电路免受过载或短路等电气故障的设备。
保险丝是一种电气元件,通常由金属丝或铜箔制成,其作用是在电流过载时断开电路,以保护电路中其他电气元件不受损坏。当电流达到或超过保险丝的额定电流时,保险丝中的金属丝或铜箔会被加热,最终熔断,中断电路,以避免电气火灾等危险情况。
熔断器与保险丝类似,与保险丝不同,其作用是当电流超过额定值的时候熔断器会自动断开,当过一段时间温度降下来后,熔断器会自动恢复。熔断器通常可以重复使用。熔断器的另一个优点是它们通常比保险丝更快地响应电气故障,因此能更好地保护电路。
熔断器实现方式通常由两种
基于材料特性熔断:在这种方式中,熔断器内部包含一段易熔的金属导体(即熔体),该导体由具有特定熔点的金属或合金制成。当通过熔断器的电流超过其额定值时,熔体因发热而温度急剧上升,当温度达到其熔点时,熔体将迅速熔化并断开电路,从而实现过流保护。这种方式的关键在于熔体材料的选择和熔体尺寸的设计,它们共同决定了熔断器的额定电流和熔断特性。
基于物理结构熔断:例如:将两个不同材质的金属片压合在一起组成一个熔断器。这两个金属片由于材料不一样,他们热胀冷缩的系数也不一样,当温度达到一定地步的时候,其中一个金属片膨胀的厉害,另外一个金属片变化不明显,这时膨胀厉害的那一个金属片就弯掉了,导致电路断开,形成熔断的效果。
保险丝、熔断器参数
购买元器件最重要的看参数
熔断速度:慢速,中速,快速,特快速。
快速熔断器:熔断时间小于0.001秒
电压额定值:所能承受的最高电压(多大电压的时候他会熔断)
电流额定值:所能承受的最高电流(多大电流的时候他会熔断)
熔断特性:快速熔断器适用于对电路的保护要求较高的场合,能够在短时间内切断过载电流或短路电流;
而慢速熔断器则适用于对电路保护要求不高的场合,能够在一定时间内承受额定电流的2-3倍电流。
接插件
开关、按键、连接端子本质上都是电路连接器
蜂鸣器
能发出哗哔哗的声音的小元器件
声音是由物体的震动产生,一切发生的物体都是在震动。 震动的频率不同,声音的音调就不同。
蜂鸣器分有源蜂鸣器和无源蜂鸣器,源是震动源。有源蜂鸣器插电就叫,无源蜂鸣器插电不叫,需要一定周期的高低电压信息给他,他才会叫。
蜂鸣器的音频是指蜂鸣器发出的声音的声波频率,是指每秒连续循环的次数。频率的计量单位是“赫兹”(Hz),人类听觉的频率范围约为20-20000Hz。20Hz以下是次声,20kHz以上是超声波。
蜂鸣器常用产品的谐振频率为2-4 kHz