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電容(Capacitor)
定義



物體在電場中所能儲存的電荷量。
一庫侖的電荷在容器上形成一伏特的電位
差稱為一法拉。
C = q/v
• C：電容(法拉)
• q：電荷量(庫侖)
• v：電壓(伏特)
構造與電路符號
代號是C﹝capacitor﹞
C
無極性
有極性
可變
+
-
單位




F(farad，法拉)
uF：(micro，微法拉) ；(1uF=10-6F)
nF：(nano，毫微法拉) ；(1nF=10-9F)
pF：(pico，微微法拉)；(1pF=10-12F)
規格





電容容量：容量大小
電容耐壓：能承受的最高峰值電壓
電容極性：正負極
容量誤差：容量誤差值
電容耐溫：能承受的工作溫度。
標示



直接標示法
數碼標示法：475=47×105pF=4.7uF
色碼標示法
誤差值
種類

化學電容器

非化學電容器

可變電容器
• 如電解電容器
• 以介質材料命名,如陶瓷電容器
• 電容值可變的電容器
電解質電容器
陶瓷電容器
RC充電電路
R 4.7kΩ
+
+
C 1000µF
-
RC放電電路
R 4.7kΩ
+
C 1000µF
-
RC時間常數

RC時間常數=R×C
• R=1Ω，C=1F，RC=1×1=1秒
• 例：R=10K，C=1000μF
• RC=10×103×1000× 10-6=10秒

充電時：電壓源的0.63倍

放電時：電壓源的0.37倍
• 例：10V電源充電至6.3V的時間為10秒
• 例：10V電源放電至3.7V的時間為10秒
R-C 電路的時間常數
V, I
V, I
暫態
穩態
最大值
暫態
穩態
最大值
86 . 5 %
99 . 3 %
95 . 0 % 98 . 2 %
變化
63.2%
63 . 2 %
36 . 8 %
變化
63.2%
13 . 5 %
5 .0 %
0
1
時間常數
2
3
充電
4
5
t
0
1
時間常數
2
3
放電
TC    RC 〔 s , 秒〕 (9 -1 -1)
1 .8 %
4
0 .7 %
5
t
R-C 電路之充電瞬間
V, I
暫態
0
1
S

V R (t )
穩態
最大值

86 . 5 %
E
R
2

63 . 2 %

I (t )

C

V C (t )
變化
63.2%
0
1
時間常數
t
99 . 3 %
95 . 0 % 98 . 2 %
2
3
4
=0
在一開始充電瞬間，電容器尚未累積電荷，兩端的
電壓為零，電容 C可視為短路。
5
t
R-C 電路之充電穩態
V, I
0
1

E

暫態
S

V R (t )

最大值
86 . 5 %
R
2

I (t )
C

99 . 3 %
95 . 0 % 98 . 2 %
63 . 2 %
V C (t )
變化
63.2%
0
1
時間常數
t
穩態
2
3
4
5
> 5t
電容器已充電完畢，VC
等於電源電壓 E，充電電流 I
降為零，電容 C 可視為斷路。
t
R-C 電路之充電暫態
V, I
0
1

E

暫態
S

V R (t )

最大值
86 . 5 %
R
2
C

V C (t )
變化
63.2%
0
1
時間常數


99 . 3 %
95 . 0 % 98 . 2 %
63 . 2 %

I (t )
穩態
2
3
4
5
0 < t < 5t
時間 t > 0 時，電源向電容器充電，電荷↑，電容電壓
VC↑，而電阻電壓VR↓，且充電電流 I↓。
t
R-C 電路的充電特性曲線
I (t )
V C (t )
上昇曲線
E
E
R
0 . 368
0 . 135
0.865 E
E
0.632 E
下降曲線
R
E
R
0

2
3
4
電路電流
5
t
0

2
3
電容電壓
4
5
t
R-C 電路之放電瞬間
V, I
暫態
0
1
2
S

V R (t )

變化
63.2%

E

最大值
R

I (t )
穩態
C

V C (t )
36 . 8 %
13 . 5 %
5 .0 %
0
1
時間常數


2
3
1 .8 %
4
0 .7 %
5
t=0
在一開始放電瞬間，電容器的電荷準備釋放，兩端
的電壓保持不變，並成為新的電動勢來源。
t
R-C 電路之放電穩態
V, I
0
1
2
暫態
S

V R (t )
E

最大值

R

變化
63.2%

I (t )
C
穩態

V C (t )
36 . 8 %
13 . 5 %
5 .0 %
0
1
時間常數


2
3
1 .8 %
4
0 .7 %
5
t > 5t
電容器將全部電能釋出，稱為放電完畢，電路成為
穩定的狀態。
t
R-C 電路之放電暫態
V, I
暫態
0
1
2
S

V R (t )

最大值

變化
63.2%
R

E

I (t )
C

36 . 8 %
V C (t )
13 . 5 %
5 .0 %
0
1
時間常數


穩態
2
3
1 .8 %
4
0 .7 %
5
0 < t < 5t
時間 t > 0 時，電容器持續放電，電容電壓 VC↓，且電
阻電壓 VR↓放電電流 I↓。
t
用途




儲蓄電能
充放電
消除雜訊
濾波
電源整流濾波原理
C
RL
Vout
電容延遲電路實習
步驟




從零件包中取出適當的零件
列出各種電子元件的排列組合方式
找出延遲時間最長與最短的配對方法
記錄LED延遲發亮的時間
零件清單





電阻器 1k 2.2k
電容器 470µf 1000µf
發光二極體
微動開關
電池與電池扣
電容串聯延遲電路
1/C=1/C1+1/C2
R 4.7kΩ
+
-
+
C1
1000µF
+
-
C2
1000µF
電容並聯延遲電路
C=C1+C2
+
-
C1
1000µF
+
+
-
R 4.7kΩ
C2
1000µF
LED
延遲時間最長電路
R=2.2K+1K=3.2K
C=470µF+1000µF=1470µF
RC=3.2×103×1470×10-6=4.704秒
-
-
C1
470µF
R1 2.2kΩ
+
+
+
LS
C2
1000µF
R2 1kΩ
LED
延遲時間最短電路
1/R=1/2.2K+1/1K=3.2/2.2 K, R=.6875K
1/C=1/470µF+1/1000µF=1470/470000, C=319.72µF
R1 2.2kΩ
RC=.6875×103×319.72×10-6=.2198秒
LS
+
+
R2 1kΩ
-
C1 40µF
+
-
C2
1000µF
LED