电容器简介

第一篇：电容器简介

电容器简介

一、电容器的主要性能

电容器的电气性能一般有四个主要参数，它们是：

1标称电容量及偏差

某一个电容器上标有220nT，表示这个电容器的标称电容量为220nF，实际电容量应220nF±5％之内，此处T表示容量误差为±5％。若T改为K，表示误差为±10％；改为M表示误差为±20％。2额定电压

电容器上还标有额定电压值，在不注明的情况下，均指直流额定工作电压。电容器在工作时，其上承受的直流电压应小于额定电压。选择电容器额定电压的原则如下：

1)低压时，实际工作电压与额定电压的比率可以高一些。

2)高压时，实际工作电压与额定电压的比率要低一些。

3)工作于交流状态或直流上的脉动交流成份比较大时，比率要选低一些，频率越高，比率越低。

4)要求可靠性高时，比率要选低一些。

3绝缘电阻

理想的电容器，在其上加有直流电压时，应没有电流流过电容器，而实际上存在有微小的漏电流。直流电压除以漏电流的值，即为电容器的绝缘电阻。现在CL11、CBB22等塑料薄膜电容器的绝缘电阻值可达到5000MΩ以上。电容器的绝缘电阻是一个不稳定的电气参数，它会随着温度、湿度、时间的变化而变化。

4损耗角正切值

损耗角正切值，简称损耗或写成tgδ。当交流电流通过电容器时，其上有一个交流电压降，对于理想的电容器，其两端的交流电压乘上流过的电流所得的值称为无功功率，此时，电容器不会发热。实际的电容器会产生微小的热量，其发热的功率称为有功功率。有功功率与无功功率之比称为损耗角正切值。例如CBB22型电容器的损耗约在万分之五左右，也就是说发热功率占无功功率的万分之五。在电压值为基准的矢量图上，不发热的电流超前它90°，发热的电流与它同相，正好是直角三角型的两个直角边，发热的电流(阻性电流)与不发热的电流(容性电流)之比即为损耗，也就是正切值。电容器的损耗受工作频率的影响较大，一般而言，均随频率的增高而增大，但也有例外。例如：某电容器在1kHz时比在100Hz时的损耗还要小。除了以上四个主要参数外，还有一个重要参数就是电容量的温度系数。实际电容器的电容量是随着温度变化而变化的，当温度升高时，有的电容量会变大，称为正温度系数的电容器；有的则变小，称为负温度系数的电容器。温度系数用温度变化一度时，电容量的变化比率来表示，单位为PPM/℃。PPM表示百万分之一。例如：CBB22的温度系数约为－300PPM/℃，则表示每升高一度，电容量减小万分之三即003％。如果温度上升40℃，则003％×40=12％，容量要下降12％

二、电容器的分类：

为了便于记忆，我们把主要的电容器分成三类，并称为主流产品。

1电解电容器

电解电容器属老产品，近年来的改进主要是体积越做越小。铝电解电容器的电性能较差，损耗tgδ在100Hz时约为5％～10％左右，容量的稳定性和温度系数也差。这种电容器主要应用在电源滤波和要求不严的低频电路中。使用者要记住的是：同样的容量，大体积的要比小体积的损耗小；同样的容量，高压的比低压的损耗要小；不同的容量，小容量比大容量的损耗要小。钽电解电容器(CA型)电性能包括损耗、容量的稳定性和温度系数，要比铝电解好得多。但价格也要高些。

2塑料薄膜电容器

塑料薄膜电容器是近一、二十年发展起来的电容器，现已成为主流产品(淘汰了以往的纸介电容器)。

薄膜电容器的容量上限可以很大，如电动机启动用CBB60、CBB61型电容器，容量可达几十微法。薄膜电容器主要有两种材料，聚酯(涤纶)CL型和聚丙烯CBB型。每种材料主要有两种结构；箔式CL11、CBB11和金属化CL21、CBB21、CBB22等。这样我们就能很容易从型号上看出它们的材料和结构。例如：CL21则表示这个电容器的材料是涤纶，结构是金属化。CL11型是数量最大的一种低价产品。箔式结构是指电容器用塑料薄膜和铝箔叠在一起卷绕而成，导电电极为铝箔。金属化结构是预先用真空蒸发的方法在薄膜上蒸发了一层极薄的金属膜，然后用这个薄膜卷绕成的电容器，导电电极为蒸发的金属膜(大多仍为铝膜)。在同样规格情况下，金属化电容器的体积要比箔式的小。金属化薄膜电容器有自愈特性，即电容器中塑料薄膜某一点若存在缺陷，加电压时会击穿，则此处的金属膜会蒸发掉，而不会产生短路现象，从而使电容器仍能正常工作。金属化电容器还有一个优点就是引出线是从喷了金属的端面引出，从而使电流通路很短，所以也称为无感电容器。

损耗：CL型和CBB型电容器在外形上差别不大，但在损耗这一电性能上差别较大。涤纶电容器的损耗较大，在1kHz时典型值约为50×10－4，与纸介电容器相当。聚丙烯电容器的损耗(1kHz)，指标大约是10×10－4，实际上一般小于5×10－4，约为涤纶电容器的十分之一。

绝缘：CL型和CBB型绝缘性能都特别好，优于其它电容器。例如，一只CBB22型100nF电容器，其绝缘电阻可超过五万兆欧。

温度系数：CL型与CBB型电容器的温度系数大体上都为300PPM/℃左右，但是CL型为正温度系数，CBB型为负温度系数。前面介绍过CBB型电容器在温度升高40℃时，容量要下降12％左右。所以这两种电容器都不能制成精密电容器，最高精度只有±5％(J)。有时候，电容器上的标记不清，若要辨别真假CBB电容器，可以利用CL型和CBB型温度系数方向不同的原理来辨别，可以用手掌型数字电容表和电吹风来进行试验。先把电容器接到电容表上读出冷态时的电容值，然后用电吹风加热电容器，注意温度要调低一点，如果电容器的容量变大，说明是CL型电容器，反之则是CBB型电容器。顺便提一下，所有的非极性薄膜电容器均为负温度系数，例如聚苯乙烯电容器。

3陶瓷电容器

陶瓷电容器分为三个品种：1类瓷CC型，2类瓷CT型，3类瓷CS型。1类瓷、瓷介电容器电性能最好，一般工作在高频领域。绝缘和损耗也都非常好，温度系数也很小。陶瓷电容器与其它电容器不同，介质是属复合材料，所以改变材料的配方可调节温度系数。所以1类瓷、陶瓷电容器除了标明容量外，还要标明其温度系数以及温度系数的误差。例如：标有CH、C表明其温度系数基数为0，H表示温度系数的误差为±60PPM/℃，如标有PJ，P表示温度系数基数为－150PPM/℃，J表示其误差为±120PPM/℃，有时也用电容器顶上的颜色来表示温度系数。黑色的温度系数最小，红色、橙色……依次次之。温度系数越小的电容器，其体积要大一些，所以一般情况下，1 类单片高频瓷介电容器的最大电容量不会超过1000pF。2类瓷和3类瓷陶瓷电容器又称为铁电陶瓷。它们的特点是材料的介电系数特别高，所以制成的电容器容量特别大，而体积又小。例如：铁电陶瓷电容器的损耗和绝缘这两个参数，比CL11型要差5倍左右，容量的温度系数也较大。例如：E型温度特性的电容量变化率为＋20％～－55％，F型为＋30％～－80％，只有B型较好为±10％。容量的温度特性具有居里点，温度在30℃左右时容量最大，温度降低和温度增高时，容量都急骤下降。所以这种电容器只能用在要求不高的地方。对于陶瓷电容器，同样的电容量和工作电压，体积越大的电性能越好。

4非主流电容器

(1)云母电容器(CY型)

以前在高频领域主要应用云母电容器，后来逐步由高频陶瓷电容器取代。云母电容器应用的减少不是因为电性能不好，而是因为云母矿源稀少，制造云母电容器生产工艺复杂造成的。云母电容器的电性能非常好，所以云母电容器可以制成标准电容器。

(2)聚苯乙烯电容器(CB型)

聚苯乙烯电容器是最早的塑料薄膜电容器。由于聚苯乙烯本身耐潮湿，电容器外表一般不进行环氧树脂包封和染色，呈本色透明状。国产品种主要是箔式，圆形结构。聚苯乙烯属非极性材料，具有优良的电

性能，工艺良好的聚苯乙烯电容器，绝缘性能是最好的。此外，聚苯乙烯电容器的温度系数也比其它塑料薄膜电容器好，可以做到优于－150PPM/℃的水平，但由于不耐热，体积大，工艺性能不好等原因，未能普及使用。

第二篇：金属氧化物超级电容器简介

金属氧化物超级电容器简介

超级电容器，是一种介于普通静电电容器与二次电池之间的新型储能元件。由于它具有比功率高、比容量大、成本低、循环寿命长、无记忆、充放电效率高，不需要维护和保养等优点，因此在移动通讯、信息技术、电动汽车、航空航天和国防科技等方面具有广阔的应用前景。世界各国都给予了高度重视，并将其作为重点开发项目和战略研究进行研发。超级电容器储能机理

超级电容器按原理可分为双电层电容器和赝电容电容器。作为第一类导体的电极与第二类导体的电解质溶液接触时，充电时则在电极/溶液界面发生电子和离子或偶极子的定向排列，形成双电层电容。双电层电容器的电极通常为具有高比表面积的多孔炭材料，目前常用的炭材料有:活性炭粉末、活性炭纤维、炭黑、碳气凝胶、碳纳米管、玻璃碳、网络结构炭以及某些有机物的炭化产物。

赝电容，也称法拉第准电容，是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度可逆的化学吸附，脱附或氧化，还原反应，产生和电极充电电位有关的电容。赝电容不仅在电极表面，而且可在整个电极内部产生，因而可获得比双电层电容更高的电容量和能量密度。在相同电极面积的情况下，赝电容可以是双电层电容量的10～100倍。

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金属氧化物超电容电极材料最新进展

对电极材料研究主要集中在各种活性炭材料、金属氧化物材料、导电聚合物材料等。其中活性炭电极材料以产生的双电层为主，金属氧化物材料与导电聚合物材料以产生的赝电容为主，下面就介绍赝电容电极材料的研究进展情况。由于RuO2等活性物质在电极/溶液界面法拉第反应所产生的“准电容”要远大于活性炭材料表面的双层电容，有着广阔的研究前景，已经引起了不少研究者的重视。

1、超细微RuO2电极活性物质的制备与研究

超细微RuO2电极活性物质以其优异的催化活性已经在卤碱工业中得到了广泛的应用，但利用其不同寻常的比容量作为电化学电容的活性物质仅仅是近几年的事情。T.R.JOW对这一活性物质进行了系统的研究，他们使用溶胶凝胶方法制备了超细微RuO2颗粒，在175℃加热若干时间，然后制备成为电极进行测试，此种RuO2电极活性物质具有优异的大电流充放电性能，其单电极比容量高达760F/g。JOW认为制备含水的无定型的RuO2氧化物是加大材料电容量的关键，反应仅仅发生在氧化物电极表层。活性材料中加入大面积导电性碳黑后使材料的大电流放电性能有所改善，功率密度达到100KW/Kg。JOW制备的活性电极可在－52℃～73℃的范围之内连续充放电60，000次以上。JOW等人给出的解释是RuO2⋅xH2O由于是无定型态，电解液容易进入电极材料，由它作电极时，是材料整体参加反应，即材料的利

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用率可达到100%；而RuO2作电极材料时，由于是晶体结构，电解液不易进入电极材料内部，只在材料的表面发生反应。所以虽然RuO2的比表面积大，但实际比容量却比RuO2⋅xH2O小得多（RuO2⋅xH2O法拉第理论容量，900F/g）。由此可见，无定型态结构比晶体结构更适合作超电容电极材料。RuO2电极活性物质在电容量方面的性能是其他的物质所不能比拟的，但由于该种活性物质高昂的价格，大规模的工业化生产尚不现实，因此，人们在寻找各种方法减少RuO2的用量。

纳米RuO2电极活性材料以其不同寻常的比容量而成为研究的热点,研究工作主要集中在运用不同的方法制备活性极高的电极材料。Fang，等在100～200℃以钽基体热分解先驱体乙醇钌制备氧化钌膜，比电容为593F/g,表面电容为4F/㎝。超细微RuO电极活性材料的制备主要采用热分解氧化RuCl3⋅xH2O的水溶液或乙醇溶液(300～800℃)。用此法制得的无水RuO2薄膜作电极,比表面积约为120㎡/g,比容量最大可达380F/g,最大工作电压1.4V左右。用热分解氧化法制备的电极活性材料不含结晶水,属于晶体结构,仅颗粒外层Ru和H作用,因此电极比表面积的大小对电容的影响较大,所得的电极比容量比理论值小得多。

在此材料中,电极表面和体相内均能发生氧化还原反应,使RuO2⋅xH2O的全部体积均能用于电荷存储,大大提高了电极的比容量。此外在粗糙的基体材料或大比表面积的材料上沉积RuO2可获得高比表面积的涂层或粉体材料。氧化钌被认为是实现这个

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目标的重要候选材料，但氧化钌用作超级电容器材料有一个致命的弱点,那就是材料的成本太高,达到了约1＄/g,而相应的碳材料只有约0.02＄/g；且金属钌对环境也有污染，所以它的使用，受到了很大的限制。

2、其他过渡金属氧化物的制备与研究

氧化锰资源广泛、价格低廉、环境友善、具有多种氧化价态，广泛地应用于电池电极材料和氧化催化剂材料上。氧化锰用作超级电容器的电极主要归结为两类，一类为制备氧化锰粉末电极，另一类为制备氧化锰薄膜电极。高比表面积二氧化锰是由Anderson等人发现的一种价格低廉且效果良好的新型电容器材料。他们分别用溶胶凝胶法和电化学沉积法来制备MnO2,通过比较发现,用溶胶凝胶法制备的MnO2的比容量比电沉积法制备的MnO2的比容量高出1/3之多,达到698F/g,且循环1500次后,容量衰减不到10%。这样高的比容量是基于法拉第准电容储能原理,MnO在充放电过程中发生了可逆的法拉第反应,而且由于用溶胶凝胶法制备的MnO2是纳米级的,具有高的比表面积,同时无定型的结构使MnO2晶格扩张,质子很容易存留在里面,而沉淀法制得的晶体结构的微米级MnO2不具有这些特点。

3、其他电极活性材料代替RuO2 RuO2活性物质成本昂贵，因此，必须寻找一种可以代替RuO2活性物质的廉价电极活性物质。这方面的研究工作虽然不少，但遗憾的是至今尚没有发现可以完全代替RuO2的新材料。

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Branko.N.Popov使用醇盐水解溶胶凝胶方法制备了超细Co2O3电极活性物质，单电极的比电容达到了291F/g。另外，杂多酸类化合物是一类很大的化合物族，呈现一种立体的网络式结构且具有很大的比表面积，钼、钨两种氧化物有用作电化学电容电极活性物质的潜力，结合杂多酸类化合物的结构，磷钼杂多酸H3PMo12O14。是作为电极材料的最好选择，目前的部分工作就是围绕这类化合物进行的。使用RuO2作为电容器的另一个电极，电容器双电极比电容达到112F/g，能量密度可以达到37KJ/Kg，具有较大的应用前景。K.C.Tsai使用高温氧化法制备了一种金属钼的氮化物T-MoN。该种物质具有大的材料比表面积（700㎡/g），与RuO2电极组成电容器其双电极比电容达到了125F/g。研究者对包括相对惰性的金属氧化物V2O5，过渡贵金属氧化物IrOx在内的其他活性物质在这方面的应用也进行了实验，目前性能最好的材料仍然是T.R.JOW制备的无定型钌的氧化物。

4、导电聚合物超电容电极材料最新进展

导电聚合物是一种新型的电极材料,其最大的优点是可以通过分子设计选择相应的聚合物结构,从而进一步提高聚合物的性能,以得到符合要求的材料。有关这方面的研究也非常活跃。导电聚合物电极电化学电容器的电容主要来自法拉第准电容,其作用机理是：通过在电极上的聚合物膜中发生快速可逆的n型或p型掺杂和去掺杂氧化还原反应,使聚合物达到很高的储存电荷密度,从而产生很高的法拉第准电容来储存能量,其较高的工作电位

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是源于聚合物的导带和价带之间有较宽的能隙。导电聚合物电容器可分为三类：①两极由同一种p-型掺杂导电聚合物构成,结构对称；放电过程中,去掺杂态的聚合物电极发生氧化(掺杂)反应而掺杂态的电极发生还原(去掺杂)反应,当放电至两电极都处于半掺杂态时,两极电压为零。

因为在电容器体系中,对纯度要求很高,而化学合成方法要使用较多的化学助剂,在得到产物的同时产生了较多的杂质,而且有些杂质是不容易清除的。对于各种类型的电子导聚合物都可以通过电化学方法进行聚合,使用惰性金属电极或碳纸电极作为集流体,在单体分子的水溶液或有机溶液中,以恒定的电压或电流使材料发生聚合反应,某些无法确定聚合条件的材料,可以通过线性电位扫描(循环若干次)的方法合成聚合物,当聚合体系使用有机溶液时,反应要在氩气保护的条件下完成。氧化钌的实用性研究和展望

氧化钌虽然性能优异，但其资源较为紧缺，且价格昂贵，因此各国都在寻求减低其成本的途径。归纳起来，主要工作围绕以下几个方面:（1）使用各种方法制备大面积的RuO2活性物质。（2）将RuO2电极活性物质与其他的金属氧化物混合以达到减少RuO2用量并同时提高材料容量的目的。（3）寻找其他廉价的材料代替RuO2以降低成本。

超级电容器产业在我国刚刚起步，目前比较成熟的技术局限在碳材料双电层电容器的研发和制造中，氧化钌材料氧化还原电

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容器尚无生产，但碳材料的性能远不及氧化钌，只能应用在性能要求较低的民用设备上，无法满足军工和航天工业上的应用，因此目前国内的高性能电容器大部分需要进口，如果能开发出性能优良的氧化钌电容器，并以其低成本占领部分国内市场，定会降低进口产品的比例与价格，无论对国家还是社会都是很大的贡献。

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第三篇：简介9种常用电容器的种类

电容器

1、电解电容器

用浸有糊状电解质的吸水纸夹在两条铝箔中间卷绕而成，薄的化氧化膜作介质的电容器.因为氧化膜有单向导电性质,所以电解电容器具有极性.容量大，能耐受大的脉动电流容量误差大，泄漏电流大；普通的不适于在高频和低温下应用,不宜使用在25kHz以上频率低频旁路、信号耦合、电源滤波

2、钽电解电容器

用烧结的钽块作正极,电解质使用固体二氧化锰温度特性、频率特性和可靠性均优于普通电解电容器，特别是漏电流极小，贮存性良好，寿命长，容量误差小，而且体积小，单位体积下能得到最大的电容电压乘积对脉动电流的耐受能力差，若损坏易呈短路状态超小型高可靠机件中

3、薄膜电容器

结构与纸质电容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低损耗塑材作介质频率特性好，介电损耗小不能做成大的容量，耐热能力差滤波器、积分、振荡、定时电路

4、瓷介电容器

穿心式或支柱式结构瓷介电容器，它的一个电极就是安装螺丝。引线电感极小，频率特性好，介电损耗小，有温度补偿作用不能做成大的容量，受振动会引起容量变化特别适于高频旁路

5、独石电容器

(多层陶瓷电容器)在若干片陶瓷薄膜坯上被覆以电极桨材料，叠合后一次绕结成一块不可分割的整体，外面再用树脂包封而成小体积、大容量、高可靠和耐高温的新型电容器，高介电常数的低频独石电容器也具有稳定的性能，体积极小，Q值高容量误差较大噪声旁路、滤波器、积分、振荡电路

6、纸质电容器

一般是用两条铝箔作为电极，中间以厚度为0.008～0.012mm的电容器纸隔开重叠卷绕而成。制造工艺简单，价格便宜，能得到较大的电容量

一般在低频电路内，通常不能在高于3～4MHz的频率上运用。油浸电容器的耐压比普通纸质电容器高，稳定性也好，适用于高压电路

7、微调电容器

电容量可在某一小范围内调整，并可在调整后固定于某个电容值。瓷介微调电容器的Q值高，体积也小，通常可分为圆管式及圆片式两种。云母和聚苯乙烯介质的通常都采用弹簧式东，结构简单，但稳定性较差。线绕瓷介微调电容器是拆铜丝〈外电极〉来变动电容量的，故容量只能变小，不适合在需反复调试的场合使用

8、陶瓷电容器

用高介电常数的电容器陶瓷〈钛酸钡一氧化钛〉挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质，并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。它又分高频瓷介和低频瓷介两种。具有小的正电容温度系数的电容器，用于高稳定振荡回路中，作为回路电容器及垫整电容器。低频瓷介电容器限于在工作频率较低的回路中作旁路或隔直流用，或对稳定性和损耗要求不高的场合〈包括高频在内〉。这种电容器不宜使用在脉冲电路中，因为它们易于被脉冲电压击穿。高频瓷介电容器适用于高频电路

9、玻璃釉电容器

由一种浓度适于喷涂的特殊混合物喷涂成薄膜而成，介质再以银层电极经烧结而成“独石”结

构性能可与云母电容器媲美，能耐受各种气候环境，一般可在200℃或更高温度下工作，额定工作电压可达500V，损耗tgδ0.0005～0.008

第四篇：超级电容器介绍

超级电容器/法拉电容介绍五

超级电容器类型简介

超级电容器的类型比较多，按不同方式可以分为多种产品，以下作简单介绍。

按原理分为双电层型超级电容器和赝电容型超级电容器：

双电层型超级电容器，包括

1.活性碳电极材料，采用了高比表面积的活性炭材料经过成型制备电极。

2.碳纤维电极材料，采用活性炭纤维成形材料，如布、毡等经过增强，喷涂或熔融金属增强其导电性制备电极。

3.碳气凝胶电极材料，采用前驱材料制备凝胶，经过炭化活化得到电极材料。

4.碳纳米管电极材料，碳纳米管具有极好的中孔性能和导电性，采用高比表面积的碳纳米管材料，可以制得非常优良的超级电容器电极。

以上电极材料可以制成：

1.平板型超级电容器，在扣式体系中多采用平板状和圆片状的电极，另外也有Econd公司产品为典型代表的多层叠片串联组合而成的高压超级电容器，可以达到300V以上的工作电压。

2.绕卷型溶剂电容器，采用电极材料涂覆在集流体上，经过绕制得到，这类电容器通常具有更大的电容量和更高的功率密度。

赝电容型超级电容器：

包括金属氧化物电极材料与聚合物电极材料，金属氧化物包括NiOx、MnO2、V2O5等作为正极材料，活性炭作为负极材料制备的超级电容器，导电聚合物材料包括PPY、PTH、PAni、PAS、PFPT等经P型或N型或P/N型掺杂制取电极，以此制备超级电容器。这一类型超级电容器具有非常高的能量密度，目前除NiOx型外，其它类型多处于研究阶段，还没有实现产业化生产。

按电解质类型可以分为水性电解质和有机电解质类型：

水性电解质，包括以下几类

1.酸性电解质，多采用36％的H2SO4水溶液作为电解质。

2.碱性电解质，通常采用KOH、NaOH等强碱作为电解质，水作为溶剂。

3.中性电解质，通常采用KCl、NaCl等盐作为电解质，水作为溶剂，多用于氧化锰电极材料的电解液。

有机电解质

通常采用LiClO4为典型代表的锂盐、TEABF4作为典型代表的季胺盐等作为电解质，有机溶剂如PC、ACN、GBL、THL等有机溶剂作为溶剂，电解质在溶剂中接近饱和溶解度。

另外还可以分为：

1.液体电解质超级电容器，多数超级电容器电解质均为液态。

2.固体电解质超级电容器，随着锂离子电池固态电解液的发展，应用于超级电容器的电解质也对凝胶电解质和PEO等固体电解质进行研究。

超级电容器应用简介

超级电容器的应用范围极为广泛，小到存储器的备用电源、电动玩具的电源，大到航天导弹发射的大功率启动系统、电动汽车的能量功率系统等一切与能量功率相关的仪器设备系统均有超级电容器的身影。

超级电容器在军用、民用领域均有广泛的应用前景。小电流放电的双电层电容器可用作微机等的备用电源或小型装置如玩具、打印机、报警器、信号灯等的一次电源；安培级大电流放电双电层电容器可单独或与蓄电池一起构成电源系统，既可作为起动电源也可作为小型负载的驱动电源，如用于坦克、飞机、火箭、导弹等作为起动电源；人造卫星、宇宙飞船空间站、潜艇水下推进，尤其是在电动车辆方面的应用越来越多；利用其良好充放电性能可作为快速充电简易电源；利用其输入小电流输出大电流可作为充放电周期循环的电源；因其容量大，还可用于微分和积分电路、简易计时电路、超低频信号处理电路等。随着电极材料的改进和电解质的合理选用，双电层电容器的功率密度和能量密度逐步向理论值靠近，其应用前景更为广阔。

超级电容器最近的研究目标之一是单独用双电层电容器或将其与蓄电池联用，作为电动汽车和混合动力汽车的动力电源。上千法拉级的双电层电容器用作电动汽车的短时驱动电源，可以在汽车启动和爬坡时快速提供大电流从而获得大功率以提供强大的动力；在正常行驶时由蓄电池快速充电；在刹车时快速存储发电机产生的瞬时大电流，回收能量。这可以减少电动汽车对蓄电池大电流放电的限制，极大的延长蓄电池的循环使用寿命，提高电动汽车的实用性。目前日本富士重工推出的电动汽车已经使用日立机电制作的锂离子蓄电池和松下电器制作的储

能电容器的联用装置；日本本田公司更是将双电层电容器与汽油机相结合，研制出一种综合电动机助力器系统，使内燃机主要工作在最佳工况点附近，大大降低内燃机的排放，并可回收制动能量，通过装在小客车上极大的降低汽油机燃油消耗量成为低排放的节能汽车；日本丰田公司研制的混合电动汽车，其排放与传统汽油机车相比CO2下降50％，HC、CO和NOx排放降低90％，燃油节省一半。

目前，电动助力车市场正在大力扩展，其电源与电动汽车相似，蓄电池由于其充放电电流要求苛刻，能量难以进行瞬时回收，同时其功率性能不佳也直接影响其应用，而超级电容器非常容易满足这些要求，采用超级电容器在其起动、加速与爬坡时对系统进行能源补充，并在刹车时完全回收能量，提高系统性能。在风力发电或太阳能发电系统中，由于风力与太阳能的不稳定性，会引起蓄电池反复频繁充电，结果大大缩短电池寿命，利用双电层电容器吸收或补充电能的波动，可以轻易解决这一问题。此外，在有瞬间强负载系统中，利用双电层电容器可以起到稳定系统电压，减少系统电源容量配制的作用。

超级电容器在有些场合可以替代电池工作，同时，可以避免由于瞬间负载变化而产生的误操作。在便携式仪器仪表中驱动微电机、继电器、电磁阀等，在一些带有机械动作功能的电话中，由于电话网的电流较小，不可能实现动作功能，因此要有一个电源对这一动作进行支持，电池也是一种选择，由于存在更换及维修的问题，超级电容器显示出优越性。

超级电容器还可用于对照相机闪光灯进行供电，可以使闪光灯达到连续使用的性能，从而提高照相机连续拍摄的能力；另外，德国Epcos公司还用该器件对相机快门进行控制。机动无线通讯设备往往采用脉冲的方式保持联络，由于双电层电容器的瞬时充放电能力强，可以提供的功率大，在这一领域的应用也非常广阔。

大容量超级电容器的另一个重要应用在电力系统上，运用超级电容器进行重要系统的瞬态稳压稳流，特别是在大功率系统上，几乎是不可替代的器件。在这方面，据华北电力大学电能质量所的调查，在众多大型石化、电子、纺织等企业，各企业每年因电力波动的损失可能高达上千万；另外，芯片企业在选址时考虑电力的波动也是一个非常重要的环节，而超级电容器系统则可以完全解决这个问题。

另外，随着电子与能源工业的发展，超级电容器在短时UPS系统、太阳能电源系统、汽车防盗系统等免维护系统上具有不可替代的作用，在一些电磁操作机构电源、汽车音响系统等领域均具有非常广泛的应用。

第五篇：物理教案电容器 电容

物理教案电容器 电容

课

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教学目标

知识目标

1、知道什么是电容器及常见的电容器；

2、理解电容器电容的概念及定义式，并会应用定义式进行简单的计算．

3、结合匀强电场有关知识，研究平行板电容器极板间电场及电场源关系．

能力目标

通过学生对实验的观察和研究，培养学生的科学探究能力和抽象思维能力；

情感目标

注意培养学生对科学的探究精神．

教学建议

教材分析

造及使用，使学生认识电容器有储存电荷的本领，同时介绍了电容的概念、定义式，再讲解电容器的电容与哪些因素有关．整个这一节的内容，是后面学习Lc振荡电路的必备知识，是学习交变电路和电子线路的基础，关于电容器的充放电现象和电容概念，是高中物理教学的重点和难点之一，又比较抽象，因此再教学中，可以多增设实验，让学生易于理解和接受，同时培养学生的实验观察能力和科学探究能力．

关于演示实验的教学建议

在讲解本节内容时，我们通过实验演示将抽象的知识直观化、形象化，对于设计的实验：可以让学生观察纸制电容器的构造，用充电的电容器短路放电产生电火花使学生感受到电容器储存电荷的本领，显示充放电过程，并用实验演示电容器的电量和电压的关系．另外，可以借助媒体动画、视频将过程再现，这样，有益于学生对知识的理解和接受．

--示例

第八节电容器

电容

一、教学实验器材

平行板电容器，静电计，各种电容器（包括“25V

4700μF”电容一只和一个可用来拆开的纸制电容器）．学生电源一个，导线若干，起电机．

二、教学过程：

（一）课堂讲解

1、电容器

教师讲解（开门见山），出示图片：通过前面的学习，我们知道：靠近带电物体的接地导体上有感应电荷．带电体和接地导体便具有储存电荷的功能．这种装置我们称为电容器，既“储存电荷的容器”，实际上，任何彼此绝缘又相隔很近的导体，都可以看成是一个电容器，贮藏电量和能量，而两个导体称为电容的两极．

教师讲解：下面我们具体了解一下电容器的结构．

演示实验1：将一个纸制电容器轻轻展开，让学生观察元件结构，识别绝缘层和极板．

教师讲解：电容器中将两片锡箔纸作为电容器的两个极板，两个极板非常靠近，中间的绝缘层用薄绝缘纸充当，分别用两根导线连接两极．这就是电容器的结构．（在这里，可以参考媒体资料中的视频类素材“电容器的结构”）

我们首先将电荷充入电容器中，在使用时再将电荷放出，这两个过程叫做电容器的充电、放电过程．

2、电容

演示实验2：将“25V

4700μF”的电容器与电源（16V）相连，充电后将电容器的两极板短路，产生放电火花并发出声响．演示电容器充放电的资料．

教师讲解：为了深入了解电容器的工作原理，我们用下面的实验装置来研究电容器的充放电过程．

演示实验3：利用起电机对相对放置的平行金属板构成的电容器充电，用静电计进行检验，检验两个极板的电荷是等量且相异的．

引导学生分析：两极板积累异号电荷越多，其中带正电荷一极电势越高，带负电荷一极电势越低，从而电势差越大．

问题1：电容器可以充入的电量是无限的么？电容器容纳电荷多少与什么有关？

教师讲解：理论研究告诉我们，电容器可以充入的电量并不是无限的，随着电势差的变化，电量也随之增大，对同一个电容器，是一个与电量、电势差无关的常量，对不同的电容器，电势差增加1伏所需要增加的电量是不同的，也就是是不同的常数，因此，我们认为能够反映电容器容纳电荷的能力，并由此定义了一个新的物理量——电容，符号，让．

①定义：电容是描述电容器容纳电量特性的物理量．它的大小可用电容器一极的带电量与两极板电势差之比来量度．

②量度：

③单位：法拉（F）

常用单位有微法（F），皮法（pF）

3、平行板电容器的电容

电容器的电容是一个与与电量、电势差无关的物理量，它的大小是由电容器本身的结构决定的．那么电容器的电容跟电容器结构的哪些因素有关呢？

教师出示平行板电容器：现在我们研究平行板那电容器的电容跟哪些因素有关．

演示实验4：参考书中110实验．

（l）构成：两块平行相互绝缘金属板．

①两极间距d；②两极正对面积S．

（2）量度：

Q是某一极板所带电量的绝对值．

（3）影响平行板电容器电容的因素：

①，（、不变）

②，（、不变）

③两极板间插入电介质时比不插入电介质时电容大．

给出电容公式：

为介电常数，k为静电力恒量．这里也可以用能的观点加以分析：电介质板插入过程中，由于束缚电荷与极板上电荷相互吸引力做功，电势能减少，故电势差降低．

4、出示常用的电容器（可以观看有关电容的视频）

（1）介绍固定电容器．

（2）介绍可变电容器．

（3）介绍击穿电压．

三、典型例题讲解（参考典型例题）

四、布置课下作业

五、教师总结 课

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