並聯電容器

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簡介

透過使用並聯和串聯電容器，可以建立具有不同特性和功能的電容器。當電流流過電容器時，會在其每個極板上產生相反的電荷。正如你可能猜到的，每個電極都會吸引與其自身大小相等且極性相反的相反電荷。

它們是什麼，它們是如何工作的，以及為什麼要使用它們？本教程將涵蓋你瞭解並聯電容器所需的所有基礎知識，並提供一些關於如何在你的下一個專案中使用它們的建議。

並聯電容器

並聯電路的連線方式是，兩點之間的所有導線都連線到每個元件，所有元件都透過導線連線。這意味著電容器的第一和第二極板分別連線到下一個電容器的第一和第二極板。

並聯連線電容器有助於提高電容容量。這允許來自電源或電池的電力在被匯入最終點之前自由地流過每個元件。我們可以將並聯電容器想象成堆疊在一起，所有極板共享一個公共電極。

例如，如果我們有兩個相同值的 1 $\mathrm{\mu F}$ 電容器，那麼我們可以將它們視為等效於一個 2 $\mathrm{\mu F}$ 電容器。

並聯電容器的工作原理

當兩個或多個電容器並聯連線時，意味著我們希望增加電路的儲存容量。它們的單個電容值保持不變，而它們的等效電容值則使用包含所有值的公式計算。

讓我們假設兩個電容器 C₁ 和 C₂ 並聯連線在一個電路中，電荷 Q 分為分別從 C₁ 和 C₂ 流過的 Q₁ 和 Q₂

圖片即將推出

因此，a 和 b 之間的總電荷為

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

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

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

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

其中，

• Q = 電路中的總電荷
• V = 加在電路上的電壓
• C = 電容器的電容容量

當我們並聯新增大量電容器時，

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

示例

假設我們有三個電容器，每個電容器的電容為 50 nF。然後它們與 200 電源並聯連線。計算等效電容。

解決方案

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

並聯總電容

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

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

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

使用並聯電容器的優點

• 電容器是一種無源電子元件，可以儲存能量並在需要時釋放能量。當我們將電容器並聯連線時，會增加電路的儲存容量。

• 當連線到交流電時，電容器會抵抗電壓的變化，並且具有一些使其在電子電路中作為元件非常有用的電氣特性。

• 這些特性包括它能夠阻擋直流 (DC) 電流，同時允許交流 (AC) 訊號透過。首先，當電容器彼此並聯連線時，它們的電壓會按比例降低。

• 並聯連線電容器有助於減少系統中使用的電阻器的數量。

使用並聯電容器的缺點

• 例如，兩個 0.1 $\mathrm{\mu F}$ 電容器的並聯組合的等效電容為 0.2 $\mathrm{\mu F}$，因為兩個電容器將共享每個電容總值加倍時 1 V 的壓降（電壓分配）。如果意外地允許一個電容器透過另一個電容器放電，如果一個電容器被快速充電和放電，則可能會有超過 4 A 的瞬態電流流過一個電容器。這種型別的電流流動可能導致一個或兩個單元嚴重損壞，應不惜一切代價避免，方法是在沒有仔細考慮的情況下不併聯此類元件。

• 我們知道並聯電容器儲存了大量的能量，但它們在很短的時間內釋放了這些能量。因此，這可能會造成嚴重的傷害或損壞電線。由於這個原因，它沒有在工業材料中使用。

常見問題

Q1. 計算並聯電容器上的電荷。

答：我們首先需要計算每個電容器儲存的總電荷，$\mathrm{Q \:T = \Sigma CiV \:i}$，其中 C i 是每個電容器的電容，V i 是每個電容器的電壓。

Q2. 電容器並聯組合的規則是什麼？

答：當兩個或多個電容器並聯連線時，等效電容器是各個電容器的總和。它們的等效電容由每個元件的部分組成。這同樣適用於電阻器和電感器。

Q3. 為什麼將電容器並聯連線？

答：並聯新增電容器是穩定放大器增益的常用策略。如果你新增兩個不同值的電容器，你可以提高穩定性並降低輸入阻抗（假設兩者值相等）。然而，正如我們將看到的，在向電路中新增電容時存在權衡。

Q4. 哪些因素影響並聯電路中的電容？

答：要了解電容和電容器，你需要知道理想電容器沒有電阻、電壓或電流：這些變數與理想電容器無關。但是，如果電容器不是理想的，那麼最好始終設計一個電路，使其電容器上的電阻和電壓儘可能低。這意味著它將具有更低的功率損耗（更低的損耗），並且能夠更快地充電。

Q5. 並聯電容器上的電荷是否恆定？

答：在並聯電路中，電流被分成並傳遞到所有元件。事實證明，關於並聯電容器上的電荷和電壓是如何工作的，有多種思考方式。

Q6. 如果平行板電容器上的電荷加倍會發生什麼？

答：當平行板電容器上的電荷加倍時，電容不會改變。電容僅取決於電容器的配置。