电容元件是实际电路中储存
电场能量这一物理性质的
科学抽象,在仅是实际电容器,凡是带
电导体与电介质存在的场合,都可以用电容元件来描述储存电场能量的物理现象。同
电阻一样,通常用符号C表示电容元件,C表示电容元件的参数(
电容量)。电容量是常数的电容器称为线性电容。
C表示
电容元件的电容,当电容元件是线性元件时,C不随u和q改变,称为线性电容。可见,线性电容元件的定义式为
当q的单位为C,u的单位为V时,由上式得电容C的单位为法[拉](F),实际电容的电容量往往比1F小得多,因此实际使用中还经常使用
微法(μF)、
皮法(Pf)。
由以上讨论可知,以u为
横坐标,q为
纵坐标构成的q-u平面,可以用来定义二端电容元件。线性电容元件在q-u平面上的特性曲线是一条经过原点的直线。
设电压、电流为
时间函数,求其
电压、
电流关系。当极板间的电压变化时,极板上的电荷也随之变化,于是在电容元件中产生了电流。此电流可由下式求得
上式表明,
电流的大小与方向取决于电压对时间的变化率。电压增高时,du/dt〉0,则dq/dt〉0,i〉0,极板上
电荷增加,电容器充电;电压降低时,du/dt〈0,则dq/dt〈0,i〈0,极板上电荷减少,电容器反向放电。当电压不随时间变化时,du/dt=0,则I=0,这时电容元件的电流等于零,相当于开路。故电容元件有隔断直流的作用。