一、简介

我们非常依赖移动应用程序和设备在数字电子平台上进行娱乐和工作。笔记本电脑和手机都有可充电电池，使用起来更方便。这些电池会出现充放电现象。当这些被充电时，它们变得可移动。电容器用于所有可充电电路。这些电容器填充有各种电介质，从而产生各种电容器类型。纸电容，例如云母电容等。同样，平行板电容器是一种可以增加电容的电容器。这些是最常见的储能元件。

二、电容器简介

电容器是一个组件，如小型可充电电池，具有以电荷形式存储能量的能力或“容量”，该电荷在其极板上产生电位差（静态电压）。

电容器包含各种尺寸和形状，从谐振电路中使用的非常小的电容器珠到大的功率因数校正电容器，但它们都做同样的事情：它们存储电荷。

甲电容器，在其最基本的形式中，由两个或多个平行的导电（金属）没有连接或者彼此接触，而是通过空气或某种形式的良好的绝缘材料，诸如蜡纸被电分离板，云母向上、陶瓷、塑料或用于电解电容器的某种形式的液体凝胶。电介质是存在于电容器极板之间的绝缘层。

三、什么是平行板电容器？

平行板电容器由两个平行的金属导体板组成，它们在中间被介电材料隔开。当两极板之间存在一定的电位差时，它们之间就会产生静电场分布。两块板之间的区域具有均匀的电场分布。由于边缘效应，电容器边缘的电场线是弯曲的和发散的。平行板电容器是最基本的电容器类型。任何非平行板电容器都可以被认为是多个小型平行板电容器的串联和并联。

甲平行板电容器是两个板是相互平行的并且通过介电材料分开的布置。这些板执行电极的功能。

图1：平行板电容器的基础知识

四、平行板电容器的工作原理及应用

本节将分为两部分。第一部分介绍构建步骤。另一部分将演示平行板电容器的工作原理。

4.1 结构与原理

平行板电容器可以通过以下概述的步骤构建：

• 用于构建平行板电容器的板必须具有相同的尺寸。
• 必须为这些板提供电源。
• 连接电池正极的极板需要正电荷。
• 同样，连接到电源负极端子的极板也带有负电荷。
• 结果，在这些板之间形成电场。

结果，在这些板之间形成电场。

图2：平行板电容器的构造

平行板电容器的工作原理如下：

• 电容器中的一块板被充电到特定值。

• 随着施加到板上的电荷数量增加，电位也会增加。

• 由于电位增加，电荷可能会泄漏。

• 为了克服这种情况，将另一个板放置在第一个带正电的板旁边。

• 负电荷转移到下一个放置的板上。

• 现在两块板都已充电。

• 由于第二块板上存在负电荷，第一块板上的电位差趋于减小。

• 同样，在第二块板的另一侧存在正电荷往往会增加第一块板上的电位差。

• 然而，由于负电荷对第二个极板造成的电位差影响很大。结果，第一板接收更多数量的电荷。

图3：平行板电容器原理

4.2 平行板电容器的应用

电容器除了储存电能外，在电工和电子电路中也扮演着重要的角色。电容器用于交流电路中电流和电压的控制、发射器中振荡电流的产生、接收器中的调谐、整流电路中的滤波、电子电路中的延时等。

平行板电容器在以下应用中运行：

• 这种类型的电容器在电池中工作（可充电能源系统）。

• 这种电容器应用于动态数字存储系统。

• 此类电容器用于雷达和脉冲激光电路。

• 平行板电容器用于信号抑制或信号耦合。

五 平行板电容器公式

电场的方向定义为正测试电荷流动的方向。电容是身体无法储存电荷。每个电容器都有自己的电容。典型的平行板电容器由面积为 A 的两块金属板组成，两块金属板相隔 d。

5.1 公式

的平行板电容器式由下式给出

C=kϵ0Ad

在哪里，

ϵo 是空间的介电常数 (8.854 × 10−12 F/m)

k 是介电材料的相对介电常数

图4：平行板电容公式

5.2 平行板电容器的推导方法

平行板电容器如下图所示。两块大板相互平行，相距很小的距离 d。如点阵所示，板之间的空间充满电介质。两块板以相反的方向充电。

图5：两块板

我们可以看到，第一块板的电荷为 Q，第二块板的电荷为-Q。每个板块的面积为A，两板块之间的距离为d。距离 d 远小于板的面积，我们可以写成 dA，所以板的效应被视为具有均匀表面电荷密度的无限平面的效应，并且由它们产生的电场被视为具有均匀表面电荷密度的无限平面片。由于极板 1 上的总电荷为 Q，极板面积为 A，因此表面电荷密度可计算为：

类似地，对于总电荷为 -Q 且面积为 A 的板 2，表面电荷密度可以计算如下：

平行板电容器周围的区域分为三个部分，区域 1 是第一块板左侧的区域，区域 2 是两个平面之间的区域，区域 3 是板 2 右侧的区域。

让我们计算平行板电容器附近的电场。

区域 I：无限平面片 I 和 II 产生的电场大小在该区域的任何一点都相同，但方向相反。两种力相互抵消，总电场为，

区域II：这些区域中平面I和II产生的电场大小和方向相同，整体效果如下：

区域 III：与区域 I 一样，平面片 I 和 II 产生的电场大小相同，但方向相反，产生的结果相同，

在这种情况下，电场始终是均匀的，并从正极板延伸到负极板。

电容器两端的电位差可以通过将电场乘以平面之间的距离来计算，如等式所示。

以下是平行板电容器的电容量：

六 已解决的例子

6.1 示例 1

一个平行板电容器保持在空气中，面积为0.50m2，它们之间的距离为0.04m。确定平行板电容器。

解决方案：

鉴于：

面积 A = 0.50 平方米，

距离 d = 0.04 m，

相对介电常数 k = 1，

ϵo = 8.854 × 10−12 F/m

平行板电容器公式如下：

C=k0Ad = 8.8541092 0.50 / 0.04

4.427 x 1012 / 0.04

结果，C = 110.67 x 1012 F。

6.2 示例 2

如果电容为 25 nF 且板之间的间距为 0.04m，则计算平行板电容器在空气中的面积。

解决方案：

鉴于：

电容等于 25 nF。

d = 0.04 m 距离

k = 相对介电常数

8.854 1012 F/m = o

平行板电容器公式如下：

C=k0Ad A=dCk0 = 0.04 25109 / 18.5541012

A = 1 x109/ 8.854 1012

结果，平行板电容器的面积为 112.94 m2。

七 平行板电容器常见问题

1. A 平行板电容器上的电荷会发生什么变化？

如果电位差加倍，平行板电容器上的电荷会发生什么变化？每个板上的电荷加倍。您想增加平行板电容器的最大电位差。描述如何为固定板分离做到这一点。

2.当一个电池接一个电容时为什么会出现两个极板？

解释：在任何电路中，根据电荷守恒定律，电子既不会被创造也不会被消灭，而是从电路上的一点转移到另一点。当电容器的极板连接到电池时，电池由于其电位差而推动电子移动。

3. 你如何找到电容器每个板上的电荷？

根据公式 Q=CV，移动到板中的电荷量取决于电容和施加的电压，其中 Q 是库仑电荷，C 是法拉电容，V 是板之间的电位差伏特。

4、如何增大平行板电容器的电容量？

因此，可以通过增加板面积或减少板之间的间距来增加电容。因此，通过减小板间距，可以增加平行板电容器的电容。因此，选项（E）是正确答案。

5. 增加平行板电容器的容量有多少种？

如果要增加平行板电容器的电容，则增加表面积，减少板之间的间距，并在板之间使用具有更高介电击穿强度的介电材料。