电容和电压成正比还是反比

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-07-01 00:12 标签： 为什么是电流与电压成正比

文章出处：公司动态 网责任编辑： 东莞市平尚电子科技有限公司 阅读量： 发表时间： 08:54:03

        的额定工作电压,是指在规定的温度范围内贴片式陶瓷电容器能够长期可靠工作的最高电压。对于介电常数为e的既定电介质材料和大小为S的既定相对电极面积，要想增加电容器的电容量C,唯的办法就是减小电介质的厚度d,因为电容量C与电介质的厚度d成反比关系。

但是,从另外一个角度观察又会发现，既定电介质的绝缘强度是固定的，也就是说单位厚度的电介质能够承受的电压强度是固定的，电介质厚度d的减小必然导致电容器额定工作电压U的下降,电容器额定工作电压U与电介质的厚度d成正比关系。由此可以得到有趣的结论，即对于既定的电介质,在单位相对电极面积的情况下,其电容量C与额定工作电压U的乘积是一个恒定的值，我们还发现CU的乘积刚好就是电容器额定的储存电荷量Q。

    也就是说，特定电介质因为极化而使单位相对面积的电极上产生的额定束缚电荷量Q是-一个常数,这个常数与电介质的厚度无关。

    的最高耐电压随着生产厂家的不同有着不同的规定,有的厂家规定为额定工作电压的2.5倍，也有的厂家将其规定为额定工作电压的2倍。若想确定所选用的贴片式陶瓷电容器采用的是哪一种规定，请阅读其生产厂家的产品技术规格书。

这是一个容易被误解的问题。因为每个电容器上都标注了该电容器的容量，比如100PF、470μF等。既然如此，为什么要讨论这个问题呢？这就好像是问:体重50公斤身高1.7米、和体重200公斤身高1.7的两个人谁的个子高一样，毫无意义。

我想题主的本意应该是:两个同样容量的电容用不同的电压充滿电，哪个存的“电量”多。

为能准硧回答这个问题，我们应该搞清楚两个概念。首先搞清什么是电容量。

电容量单位为（法拉）F，用C来表示:电容C＝εS/d

式中，ε:介电常数、S:极板面积、d:极板距离。从公式中可以看出，电容量和介电常数、极板面积成正比，和极板（指足够大的极板）距离成反比，压根就沒有电压什么事。

至于我们平时在电调谐电路所用到的“变容二极管”，只不过是用电压改变了公式中的ε和d，电压只是一个间接手段，直接起作用的还是介电常数ε和极板距离d，不能混为一谈。

所以说电容量的变化和电压一毛钱的关糸都沒有。另外还要说明一下，电容上所标注的电压是指电容的耐压值，它只是硧保电容安全工作的参数，也和电容量无关。

不过要是按前面表述的问题本意，那么电压就有决定意义了。

让我们先看一下电容所存的电量Q等于什么:

Q＝U×C。在这里也可暂且用水桶作一下比喻，水桶直径可以比作电容量，水桶高度就是加在电容上的电压。这就是说只要加在电容上的电压足够高，仼何一个微不足道的电容器都可以储存全世界的电能！当然这只是一个在技术上永远不能实现的假设，但理论上是成立的。以上是我的回答。

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　变压器高压输电能减少电功率的损耗，但从发电方面来看，发电机不能产生220千伏那样的高电压，因为发电机要产生那么高的电压，从它的用材，结构以及安全运行生产等方面都有几乎无法克服的困难。从用电方面看，绝大多数的用电设备也不能在高电压下运行。这就决定了从发电、输电到用电要用到一系列电力变压器来升高或降低电压。你变压器是如何实现升压和降压的吗？


知识点1 变压器及其原理
如图所示，变压器是由闭合铁芯和绕在铁芯上的两个线圈组成的。和电源相连的线圈叫原线圈，线圈匝数是n1；和负载相连的线圈叫副线圈，线圈匝数为n２。原、副线圈也分别叫做初级线圈和次级线圈。线圈由绝缘导线绕制而成，铁芯由涂有绝缘漆的硅钢片叠合而成。
当原线圈上加上交变电压u1后，原线圈中的电流也是交变电流，交变电流产生的磁通量也是周期性变化的。由铁芯传递而通过副线圈的磁通量也是交变的，这样交变磁通量在原、副线圈中都会引起感应电动势。 若副线圈所在的电路是闭合的，那么副线圈中就会有感应电流产生，副线圈中的电流也是交变电流，这个交变电流同样可以产生交变磁通量，由于铁芯的传递，同样在原、副线圈中会引起感应电动势。
在原、副线圈中由于有交变电流而发生的互相感应现象，叫做互感现象。 互感现象是变压器的工作基础。在变压器中原、副线圈都会有电阻，变压器工作时磁通量会有部分泄漏，从而造成能量损失。如果忽略原、副线圈的电阻和各种电磁能量损失，这样的变压器称为理想变压器。
【例1】如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有三只灯泡L1、L2和L3，输电线的等效电阻为R，原线圈接有一个理想的电流表．开始时开关S接通，当S断开时，以下说法正确的是（ ）
A．原线圈两端P、Q间的输入电压减小
B．等效电阻R上消耗的功率变大
C．原线圈中电流表示数变大
D．灯泡L1和L2变亮

分析：原、副线圈两端电压不变，开关断开，负载电阻变大，副线圈电流变小，输电线上电压降变小（输电线等效电阻消耗功率变小），L1、L2串联电路两端电压增大，两灯变亮，原线圈中的电流也变小。

知识点2理想变压器的基本关系式
一、 理想变压器定义及其特点
理想变压器：没有能量损失的变压器，是理想化模型。
原、副线圈中物理量的关系
（1）输出和输入功率关系：P输出=P输入
（2）原、副线圈电流关系：

　电流关系：如果只有一个副线圈工作，或I1n1=I2n2；如果有若干个副线圈工作，I1n1=I2n2+I3n3+I4n4+…。
自耦变压器：只有一个线圈，例如常用于能够调节输出电压的调压变压器，如图所示。甲图为自耦降压变压器。乙图为自耦升压变压器。丙图为可调节输出电压的自耦降压变压器。
互感器：用于测量高电压或大电流的特殊用途的变压器，如图所示。甲图为电压互感器，用于测量高压电路中的电压。乙图为电流互感器，用于测量大电流电路中的电流。前者并联在电路中，后者串联在电路中。
变压器的实际应用有很多，如大型发电机发出的交流电的电压为几万伏，而远距离输电却需要几十万伏以上的电压，这时就需要变压器来升压，而各种用电设备所需要的电压也不相同，这时就需要用变压器来改变电压。
【例2】如图所示，通过降压变压器将220 V交流电降为36V供两灯使用，降为24V供仪器中的加热电炉使用．如果变压器为理想变压器．求：
（1）若n3＝96匝，n2的匝数；
（2）先合上K1、K3，再合上K2时，各电表读数的变化；
（3）若断开K3时A1读数减少220 mA，此时加热电炉的功率；
（4）当K1、K2、K3全部断开时，A2、V的读数．
解析：（1）变压理的初级和两个次级线圈统在同一绕在同一铁蕊上，铁蕊中磁通量的变化对每匝线圈都是相同的．所以线圈两端的电压与匝数成正比．有，
（2）合上K1、K3后，灯L1和加热电炉正常工作．再合上K2，灯L2接通，U1、n1和n3的值不变．故V读数不变．但L2接通后，变压器的输入、输出功率增大．故A1、A2读数增大．
（3）断开K3时，A1读数减少200mA，表明输入功率减少，减少值为ΔP＝ΔIU＝0．200×220＝44W，这一值即为电炉的功率．
（4）当K1、K2、K3全部断开时，输出功率为零，A2读数为零．但变压器的初级战线圈接在电源上，它仍在工作，故V读数为24V．

方法点拨： （1）理想变压器的理想化条件一般指的是：忽略原、副线圈内阻上的分压，忽略原、副线圈磁通量的差别，忽略变压器自身的能量损耗（实际上还忽略了变压器原、副线圈电路的功率因数的差别．）（2）理想变压器的规律实质上就是法拉第电磁感应定律和能的转化与守恒定律在上述理想条件下的新的表现形式．
1、如图所示，理想变压器的原、副线圈匝数比为1：5，原线圈两端的交变电压为 氖泡在两端电压达到100V时开始发光，下列说法中正确的有( )
A．开关接通后，氖泡的发光频率为100Hz
B．开关接通后，电压表的示数为100 V
C．开关断开后，电压表的示数变大
D．开关断开后，变压器的输出功率不变
1、AB；解析：A选项：交变电压的频率为 Hz，一个周期内电压两次大于100V，即一个周期内氖泡能两次发光，所以其发光频率为100Hz，A选项正确。
B选项：由交变电压的瞬时值表达式知，原线圈两端电压的有效值为V=20V，由得副线圈两端的电压为V，电压表的示数为交流电的有效值，B选项正确。C选项：开关断开前后，输入电压不变，变压器的变压比不变，故输出电压不变，C选项错误。D选项：断开后，电路消耗的功率减小，输出功率决定输入功率，D选项错误。
方法点拨： ⑴只有当变压器只有一个副线圈工作时，才有：
⑵变压器的输入功率由输出功率决定，往往用到：，即在输入电压确定以后，输入功率和原线圈电压与副线圈匝数的平方成正比，与原线圈匝数的平方成反比，与副线圈电路的电阻值成反比。式中的R表示负载电阻的阻值，而不是“负载”。“负载”表示副线圈所接的用电器的实际功率。实际上，R越大，负载越小；R越小，负载越大。这一点在审题时要特别注意。
2、在绕制变压器时，某人误将两个线圈绕在图所示变压器铁芯的左右两个臂上，当通以交流电时，每个线圈产生的磁通量都只有一半通过另一个线圈，另一半通过中间的臂．已知线圈1、2的匝数之比N1∶N2＝2∶1，在不接负载的情况下,则( )
A．当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为110V
B．当线圈1输入电压220V时，线圈2输出电压为55V
C．当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为220V
D．当线圈2输入电压110V时，线圈1输出电压为110V
2、BD；解析：因每个线圈的磁通量只有一半通过另一线圈，即磁通量变化率也只有一半，而且N2＝N1/2，所以当1中输入220V电压时，在线圈2中只能输出55V，而当线圈2中输入110V时线圈1中本应输出220V，结果输出电压仍为110V．

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