电容结构有三个基本因素决定电容的产生量。这些因素都通过影响多少电场通量(板间电子的相对差)将发展为给定的量来指示电容电场力(两块板之间的电压):
板材区域:在其他因素相同的情况下,板面积越大,电容越大;板面积越小,电容就越小。
解释:更大的板块导致给定场力(平板上的电压)导致更多的磁通量(电荷)。
板间距:在其他因素相同的情况下,板间距越长,电容越小;板间距越小,电容越大。
解释:更近的间隔导致更大的场力(电容器上的电压除以板之间的距离),这导致施加在板上的任何给定电压的更大的场通量(电荷)。
介电材料在其他因素相同的情况下,介电常数越大,电容越大;介电常数越小,电容就越小。
解释:虽然解释起来很复杂,但对于给定量的场力,有些材料对场通量的阻力较小。对于任何给定的电场力(施加电压),具有更大介电常数的材料允许更多的场通量(提供更少的阻力),因此收集的电荷更大。
“相对”介电常数是指材料相对于纯真空的介电常数。数量越大,材料的介电常数越大。例如,具有7的相对介电常数的玻璃具有纯度真空的介电常数,因此将允许建立比真空更强的电场通量比真空更强,所有其他因素相等。以下是列出各种常用物质的相对允许性的表(也称为“介电常数”):
材料 |
相对介电常数(介电常数) |
---|---|
真空 | 1.0000 |
空气 | 1.0006 |
聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯(聚四氟乙烯) | 2.0 |
聚丙烯 | 2.20至2.28 |
ABS树脂 | 2.4到3.2 |
聚苯乙烯 | 2.45至4.0 |
蜡纸 | 2.5 |
变压器油 | 2.5到4 |
硬橡胶 | 2.5到4.80 |
木头(橡木) | 3.3 |
硅树脂 | 3.4到4.3 |
胶木 | 3.5至6.0 |
石英、融合 | 3.8 |
木材(枫) | 4.4 |
玻璃 | 4.9到7.5 |
蓖麻油 | 5.0 |
木材(桦木) | 5.2 |
云母、莫斯科 | 5.0到8.7 |
Glass-bonded云母 | 6.3到9.3 |
瓷、滑石 | 6.5 |
氧化铝 | 8.0到10.0 |
蒸馏水 | 80.0 |
Barium-strontium-titanite | 7500 |
对任何一对分离的电容的近似导体可以找到这个公式:
通过改变任何决定电容的物理因素,可以使电容的值变而不是固定。电容器结构中一个相对容易变化的因素是极板面积,或者更恰当地说是极板重叠的数量。
下图展示了一个使用一组交错金属板和一个气隙作为介质材料的可变电容器的例子:
随着轴的旋转,几组板互相重叠的程度将会改变,改变板之间可以建立集中电场的有效面积。这种特殊的电容器的电容在皮法范围内,可用于无线电电路。
相关工作表: