并联电容器

---

简介

通过使用并联和串联电容器，可以创建具有不同特性和功能的电容器。当电流流过电容器时，会在其每个极板上产生相反的电荷。正如你可能猜到的，每个电极都会吸引与其自身大小相等且极性相反的相反电荷。

它们是什么，它们是如何工作的，以及为什么要使用它们？本教程将涵盖你了解并联电容器所需的所有基础知识，并提供一些关于如何在你的下一个项目中使用它们的建议。

并联电容器

并联电路的连接方式是，两点之间的所有导线都连接到每个组件，所有组件都通过导线连接。这意味着电容器的第一和第二极板分别连接到下一个电容器的第一和第二极板。

并联连接电容器有助于提高电容容量。这允许来自电源或电池的电力在被导入最终点之前自由地流过每个组件。我们可以将并联电容器想象成堆叠在一起，所有极板共享一个公共电极。

例如，如果我们有两个相同值的 1 $\mathrm{\mu F}$ 电容器，那么我们可以将它们视为等效于一个 2 $\mathrm{\mu F}$ 电容器。

并联电容器的工作原理

当两个或多个电容器并联连接时，意味着我们希望增加电路的存储容量。它们的单个电容值保持不变，而它们的等效电容值则使用包含所有值的公式计算。

让我们假设两个电容器 C₁ 和 C₂ 并联连接在一个电路中，电荷 Q 分为分别从 C₁ 和 C₂ 流过的 Q₁ 和 Q₂

图片即将推出

因此，a 和 b 之间的总电荷为

$\mathrm{Q \:= \:Q_1\:+ \:Q_2}$

$\mathrm{Q = C_1V \:+ \:C_2 V}$

$\mathrm{Q/V = C_1 \:+ \: C_2}$

$\mathrm{C = C_1 \:+ \:C_2}$

其中，

• Q = 电路中的总电荷
• V = 加在电路上的电压
• C = 电容器的电容容量

当我们并联添加大量电容器时，

$\mathrm{C_T = C_1\:+ \: C_2 \:+ \: C_3 \:+ \: C_4………. \:+ \: C_n}$

示例

假设我们有三个电容器，每个电容器的电容为 50 nF。然后它们与 200 电源并联连接。计算等效电容。

解决方案

$\mathrm{C_1 \:= \:C_2 \:= \: C_3 \:= \: 50\: \times\: 10^{-9} F}$

并联总电容

$\mathrm{C_T = C_1 \:+ \: C_2 \:+ \: C_3 \:+ \:C_4………. \:+ \:C_n}$

$\mathrm{C_T = (50+50+50) \: \times\:10^{-9}}$

$\mathrm{C_T = 150\:nF}$

使用并联电容器的优点

• 电容器是一种无源电子元件，可以存储能量并在需要时释放能量。当我们将电容器并联连接时，会增加电路的存储容量。

• 当连接到交流电时，电容器会抵抗电压的变化，并且具有一些使其在电子电路中作为元件非常有用的电气特性。

• 这些特性包括它能够阻挡直流 (DC) 电流，同时允许交流 (AC) 信号通过。首先，当电容器彼此并联连接时，它们的电压会按比例降低。

• 并联连接电容器有助于减少系统中使用的电阻器的数量。

使用并联电容器的缺点

• 例如，两个 0.1 $\mathrm{\mu F}$ 电容器的并联组合的等效电容为 0.2 $\mathrm{\mu F}$，因为两个电容器将共享每个电容总值加倍时 1 V 的压降（电压分配）。如果意外地允许一个电容器通过另一个电容器放电，如果一个电容器被快速充电和放电，则可能会有超过 4 A 的瞬态电流流过一个电容器。这种类型的电流流动可能导致一个或两个单元严重损坏，应不惜一切代价避免，方法是在没有仔细考虑的情况下不并联此类组件。

• 我们知道并联电容器存储了大量的能量，但它们在很短的时间内释放了这些能量。因此，这可能会造成严重的伤害或损坏电线。由于这个原因，它没有在工业材料中使用。

常见问题

Q1. 计算并联电容器上的电荷。

答：我们首先需要计算每个电容器存储的总电荷，$\mathrm{Q \:T = \Sigma CiV \:i}$，其中 C i 是每个电容器的电容，V i 是每个电容器的电压。

Q2. 电容器并联组合的规则是什么？

答：当两个或多个电容器并联连接时，等效电容器是各个电容器的总和。它们的等效电容由每个组件的部分组成。这同样适用于电阻器和电感器。

Q3. 为什么将电容器并联连接？

答：并联添加电容器是稳定放大器增益的常用策略。如果你添加两个不同值的电容器，你可以提高稳定性并降低输入阻抗（假设两者值相等）。然而，正如我们将看到的，在向电路中添加电容时存在权衡。

Q4. 哪些因素影响并联电路中的电容？

答：要了解电容和电容器，你需要知道理想电容器没有电阻、电压或电流：这些变量与理想电容器无关。但是，如果电容器不是理想的，那么最好始终设计一个电路，使其电容器上的电阻和电压尽可能低。这意味着它将具有更低的功率损耗（更低的损耗），并且能够更快地充电。

Q5. 并联电容器上的电荷是否恒定？

答：在并联电路中，电流被分成并传递到所有组件。事实证明，关于并联电容器上的电荷和电压是如何工作的，有多种思考方式。

Q6. 如果平行板电容器上的电荷加倍会发生什么？

答：当平行板电容器上的电荷加倍时，电容不会改变。电容仅取决于电容器的配置。