電容器的特性

電容器的特性

今期筆者將會延續(xù)上期，為讀者介紹電容器的特性，其次亦會詳細解釋一下電容器的運作。

各位還記得上一期將電容器儲電及放電的實驗嗎？有沒有想過為何實驗結果會是這樣呢？在解釋這個結果之前，

筆者必須講解另一個重要的課題──電位能

（Electric potential energy）。

不 知道各位有沒有見過公園的瀑布水池呢？水流會由瀑布的頂部流到下面的水池或河流，這情景可以描述為水流由上而下的流動過程中，水流將本身的位能

（Potential energy）釋放出來。在電子線路的情形也是一樣。舉例說，在電子線路內每當電流由電池流經線路內每個組件的時候，電流內的電荷（Electrical

charges）便能將所?載的能量消耗在該組件內，情形就好比瀑布里的水流經由某個高度流到另一個較低的位置一樣。而最后，當電流通過所有組件之后，電 荷內的

所有電位能便完全消耗掉，情形就好比瀑布的水到達水池或河流。

在物理學的定義里，電位能的單位為焦耳（Joules）。而日常生活中所說的電壓（Voltage），所描述的是電流內每個電荷所?載的電位能（Joules per coulomb）。

對電位能和電壓有所認識，才可以進一步解說電容器的運作。

在 上一期的實驗里，當電流流經電容器的時候，電容器會阻隔電流之余亦會將正電荷儲起。

隨著電容器的電壓跟電池的電壓變得接近時，電流便會漸漸減弱，亦令 LED的光線漸漸減

弱。而到最后電流停止， LED的光線亦會隨之消失。這時候，電容器的正極便會儲存了正電

荷，而負極便儲存了負電荷。將電池掉換為電阻器之后，由于線路里再沒有其他電源或組件

擁有 同樣的電壓，因此電容器內的正電荷便會向外流出，形成電流，遂令LED再次短暫發(fā)

光。當正電荷流到電容器的負極時，會中和當中的負電荷。而當電容器的兩極 電壓變得相等

時，亦代表所有正電荷經已完全流出，因此電流再度停止，令LED的光線又再一次消失。

圖右 : 將上期的實驗簡化為圖 a ) 那樣。電池不斷放出電流 圖 b) ，直到電容兩極間的電壓相

等 圖 c) 。然后將電池拿走，換作電阻器。于是電流再一次出現(xiàn)，由電容器的正極流向負極

圖 d)。當電容器兩極電壓變得相等時，電流便消失 圖 e)。

至于電容器能夠儲存電荷，乃是因為兩塊金屬片之間并沒有任何導電體相連。而兩塊金屬片

之間的電位能不同（兩塊金屬片正好連接電池的兩端），于是當電 流到達金屬片時電荷便會

停留在金屬片上，即使之后再沒有任何電流到達金屬片，電荷仍不會流走，而能量便以電場

（Electric field）的形式儲在電容器內。

解答了上期所問的問題后，接下來會再進一步深入介紹電容的特性。量度電容器能儲存電荷

的容量的數值稱為電容值或電容量，單位為法拉（F）。在實際電 子線路應用上，通常只會用pF或μF（p=10-9,μ=10-12）。電容值的大小，會受以下因素影響： 1.

電容的結構：

今期的內容可能較為學術性，對部份讀者來說較為深奧。但讀者需要明白，電子學也是科學的一種，任何實驗結果背后都有一套理論去解釋這些現(xiàn)象。因此， 筆者為

大家解答疑問的時候，少不免需要接觸到一些科學理論。讀者遇到不明白的地方，可以向校內的有關老師求教。筆者日后會繼續(xù)努力，以生動的方式講解各種 有關電

子學的理論。下期筆者會繼續(xù)談論電子組件的應用。