云计算、大数据、物联网、移动互联网、人工智能、5G等等,新一代的信息技术快速演进;硬件、软件、服务等核心技术体系也在加速重构。而身为电子攻城狮的我们都知道,无论高端技术如何演变,元器件才是电子技术进入现实世界的底层技术支撑。

 

在构成电子电路的元器件中,电容器和电阻并列,是使用最多的器件之一。作为电子世界中的一分子,没有谁比它们更多的环绕在你周围的各类电子设备中。然而,电容、电阻等这类看似简单的基础元器件,对于攻城狮来说依旧是一道壁垒,哪怕是经验老道的资深大咖,都有可能存在知识盲区。怎样打破这道壁垒顺畅地走上电子之路,这便是我们想为您做到的。

 

在本系列主题中,我们将全面为你解读电容器的前世今生、家族脉络、未来发展。

 

所以,很高兴认识你,我是电解电容器

 

《Hi,我是电解电容器》系列之一:电容器不是用来玩的

 

最早的电容器真的是玩的

现在,众所周知,电容器是三大无源元件(电阻、电容、电感)之一,电气技术领域、电子技术领域不可或缺的元件。因此,现在的电容器不再是用来玩的。但是,在电容器的初期,电气技术尚处于黎明前的一丝曙光时,电容器基本处于无用武之地。因此最早的电容器除了科学实验、科学研究,剩下的就是用来玩的。

 

最早的电容器是“莱顿瓶”,如图1.1。也就是在玻璃瓶的内外壁敷上金属箔,形成两个电极。

 

图1.1 莱顿瓶

 

1746年,荷兰莱顿大学的教授慕欣勃罗克(1692--1761)在做电学实验时,无意中把一个带了电的钉子掉进玻璃瓶里,他以为要不了多久,铁钉上所带的电就会很容易跑掉的,过了一会,他想把钉子取出来,可当他一只手拿起桌上的瓶子,另一只手刚碰到钉子时,突然感到有一种电击式的振动。这到底是铁钉上的电没有跑掉呢,还是自己的神经太过敏呢?于是,他又照着刚才的样子重复了好几次,而每次的实验结果都和第一次一样,于是他非常高兴地得到一个结论:把带电的物体放在玻璃瓶子里,电就不会跑掉,这样就可把电储存起来。

 

另据一本<<教学参考书>>是这样记载的:1745年,荷兰莱顿大学的教授马森布洛克1692-1761发明了莱顿瓶。他做了这样一个实验:把一支枪管悬在空中,将起电机跟枪管连接,他让助手握住玻璃瓶,自己摇起电机,这时他的助手不小心把另一只手触近枪管,猛地感到了一次强烈的电击以致喊叫起来。马森布洛克于是跟助手互换了一下,他让助手摇起电机,自己一手握瓶,一手去碰枪管,强烈的电击使他以为:这下子我可完蛋了!他的结论是:把带电体放在玻璃瓶内是可以把电保存下来的,只是当时他搞不清楚是靠瓶子还是靠瓶子里的水来起保存电的作用的。

 

在当时,莱顿瓶仅仅是娱乐工具或玩具。因为那个年代,电容器还没有什么用场。

 

这些电学示范中規模最大的应1748年,法国人诺萊特(Nollet,1700~1770)在巴黎圣母院外面表演給在法国国王路易十五的皇室成员看的700人表演。他让七百位修道士手拉手排成一行,诺萊特让排头用手握住萊顿瓶,让排尾用手握住萊顿瓶的引线,然後他用起电机让萊頓瓶起电。当搖动起电机的一瞬间,這七百个修道士因受电击几乎同時跳起來,在场的人无不目瞪口呆! 如图1.2。

 

图1.2 莱顿瓶最早应用于娱乐

 

电气技术和电子技术,使得电容器步入实用

到了1912年,应用真空管实现了实用化的电子线路,电容器开始了越来越多的应用。

 

真空管带来的无线电技术革命,使得电容器得到越来越多的应用。出现了各类介质的电容器。如空气电容器、真空电容器、云母电容器、纸介电容器、陶瓷电容器、电解电容器、有机薄膜电容器等。

 

1、电容器的第一个应用是作为谐振、定时类应用,常见于最初的无线电发射与接收的电子设备。高校电子技术课程教材中也是这样说的。

 

2、电容器的第二个应用是将工频交流电转换为直流电的过程中对整流后的“直流”电压进行“平滑”使之满足应用需求。在这种状态下,需要比较大的电容量和足够的工作电压。

 

3、电容器的第三个应用是作为电源旁路,将电子线路工作时向直流电源索取的交流电流分量旁路,确保电子线路的直流电源质量。

 

4、电容器的第四个应用是对交流电网的无功补偿,在现代电力电子技术兴起前,无功补偿电容器是产值最高的。

 

对于电解电容器:由于有极性的限制,绝大多数应用于直流电压状态,至少端电压不可反极性。因此,上述的四种应用中,第二种应用,电解电容器是最佳的选择;第三种应用通常也需要应用电解电容器。

 

当然,即便最早的电容器真是用来玩的,但随着电气、电子技术的发展,电容器也逐渐向实用化演进,各类介质的电容器也走入到人们的视线当中。


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下期内容,我们将带来

《Hi,我是电解电容器》系列之二:电解电容器是时代需要的产物

 

摘要:1912年首个电子线路问世后,9年后的1921年出现液体铝电解电容器,1938年前后改进为由多孔纸浸渍导电糊的干式铝电解电容器……不同形式的电解电容器具有不同的特性来适合不同的需求。