为什么电容器能通过高频而抵抗低频?
说明1:
电容器的充电和放电存在时间问题。当交流电的正半周对电容器充电时,有电流流过电路,相当于电路。一旦电容器充满电,电路中就没有电流流过,这相当于断路器。当交流电的负半周到达时,它将再次产生电流,首先抵消电容器上最初充电的相反电荷,然后继续充电,直到完全充电。
现在假设电容器所需的充电时间t是恒定的,当高频AC功率的正半周期结束时,假设电容器容量足够大且未完全充电,负半周期将到来,电路将继续流动电流,这相当于电容器是该高频AC功率所用的路径。
如果这种交流电源的频率较低,正半周期使电容器充满电荷,但负半周期没有到达,电流将在中途中断,电容器将不具有这种低频交流电源的完整路径。
如果充电时间与交流电源的半周期相比相对较大,则该电容器对于该频率的交流电源并没有完全断开电路,而是仅具有一定的阻抗。
如果充电时间与该频率下的交流半周期相比极短,则可以认为电容器完全开路,没有电流流过。
说明2:
根据电容阻抗的公式,Xc=1/(ωC)=1/(2πfC)表示频率f越高,电容阻抗越小,越容易通过
类似地,频率越小,电容越大,所以它不太可能通过。
为什么小电容器通过高频,大电容器通过低频?
说明1:
大电容器需要相对大的介电面积,而电极和介质被卷绕或堆叠在一起。为了获得更大的面积,必须有更多的卷或堆叠,并且分布的电感会变得更大。分布电感越大,通过高频的可能性就越小。
理论上(假设电容器是纯电容器),电容器越大,阻抗越小,通过的频率越高。然而,在现实中,超过1UF的电容器大多是具有大电感分量的电解电容器。因此,当频率高时,阻抗将相对较大。有时,可以看到大电容的电容器与小电容器并联,大电容器通过低频,而小电容器通过高频。电容器的功能是通过高频并抵抗低频。电容器越大,越容易通过低频,而电容器越小,越容易穿过高频。具体来说,它用于滤波,其中大电容器滤除低频,小电容器滤除高频。
说明2:
理论上,电容越大,阻抗越小,频率越高,就越容易通过。这个理论是正确的。
低频不能通过小电容器:它不是绝对的,但由于高阻抗,很难通过。
高频不能通过大电容器:理论上,大电容器在高频下更容易通过。然而,由于大型电容器制造工艺的限制,它们通常是轧制的。大电容器的分布电感比小电容器的大得多。由于电感和高频阻抗之间的反比关系,高频信号的通过受到限制。通常,负责功率滤波电路的制造商会在大电容器旁边安装一个陶瓷片小电容器,以滤除高频干扰信号。