1.6串联和并联电容器
电容是电子电路中的标准元件。在实际电路中使用了不同组合的电容。本文介绍了电容的串联和并联组合。
串联的电容
如何将电容串联？
串联的电容是指两个或两个以上的电容连接在一条线上。一个电容的正极板连接到下一个电容的负极板。
当电容串联时，所有电容上的电荷和电流都相同。
为什么串联电容的电荷相同？
对于串联的电容，相同数量的电子会流经每个电容，因为每个极板上的电荷都来自相邻的极板。因此，库仑电荷是相同的。由于电流不过是电子的流动，所以电流也是相同的。
什么是等效电容？
等效电容是电容的总电容。让我们看看当它们串联时如何计算电容。
下面是三个电容串联连接到电池的示意图。 当电容串联时，由于静电感应，相邻的极板会带电。
每个极板都有不同的电势。但极板上的电荷量是相同的。
C1的第一个极板将具有等于电池电压的电势V1，而第二个极板的电势将小于V1。我们将其称为V2。
现在，C2的第一个极板将具有等于V2的电势，而第二个极板的电势将小于V3，我们将其称为V4。 C3的第一个极板将具有V5的电势（V5=V4），而第二个极板的电势将小于V5。我们将其称为V6。
但极板之间的总电势差等于电池的电动势。
如果N个电容串联，则等效电容可以表示如下。
因此，当电容串联时，等效电容的倒数等于电路中各个电容的倒数之和。
串联电容示例
计算当两个分别为0.1uF和0.2uF的电容串联连接到12V交流电源时的等效电容和各个电容上的电压降。
等效电容，
两个给定电容串联时的电压降分别为，
从这些结果中我们观察到，等效电容66nF小于给定两个电容中最小的电容0.1uF。给定两个电容上的各个电压降 是不同的。
但两个电容的各个电压降之和等于总电压，即8V+4V=12V。
现在我们计算每个电容上存储的电荷量，
在这里我们观察到，连接在串联电路中的两个电容C1和C2都存储了相同的电荷量0.8u库仑。
串联电容总结
- 串联连接的电容上的电荷量相同。
- 串联电路中电容的等效电容小于电路中最小的电容值。
- n个电容串联时的等效电容表示为
- 1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 +……… + 1/CN
并联电路中的电容
为什么我们要将电容并联？
将电容并联连接比串联连接更有优势。当电容并联时，总电容值会增加。有些应用需要更高的电容值。
如何将电容并联？
下图显示了电容的并联连接方式。所有的正极都连接到一个点，负极都连接到另一个点。
并联电容的等效电容是多少？
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所有并联连接的电容具有相同的电压，等于电路输入和输出端之间应用的总电压VT。
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因此，平行电容具有一个“共同电压”供应，即 VT=V1=V2等等。
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当电容并联时，电路的等效电容Ceq等于所有单个电容的电容之和。
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这是因为电路中每个电容的顶板连接到相邻电容的顶板。同样，电路中每个电容的底板连接到相邻电容的底板。
让我们看看当电容并联时如何计算等效电容。考虑两个如下电路所示的电容。
电路中的总电荷（Q）分配在两个电容之间，这意味着电荷Q在并联连接的电容之间分配。电荷Q等于所有单个电容电荷的总和。
如果N个电容并联连接，则Ceq=C1+C2+C3+……Cn
因此，连接在并联电路中的电容的等效电容等于电路中各个电容的电容值之和。
并联电容示例1
考虑图4中所示的两个电容的电容值C1 =0.2uF和C2 =0.3uF。现在计算电路的等效电容。
我们知道等效电容为，
关于并联连接的电容电路，有一点很重要，即任何两个或多个并联连接在一起的电容的等效电容（Ceq）总是大于电路中最大电容的值，因为我们是在累加值。所以在我们的例子中Ceq =0.5uF，而电路中最大的电容值仅为0.3uF。
电容何时并联连接？
以下是一些电容并联连接的应用场景。
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在一些直流电源中，为了更好的滤波效果，会使用具有更优纹波因数的小电容。这些电容并 联连接以增加电容值。
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在汽车行业，例如在有轨电车等大型车辆中，为了再生制动，可能会需要比市场上通常可获得的更大的电容值。这些应用场景可能需要比市场上通常可获得的更大的电容值。
并联电容总结
- 当电容并联连接时，电容上的电压相同。并联电容的等效电压等于并联电路中最小额定电压的电容。
- 电容的总电容值是所有并联连接的电容值之和。
- n个电容并联时的等效电容为Ceq=C1+C2+C3……Cn。