可變電容器是一種具有可變電容值的電容器，這類電容器包括兩個(gè)板，而在這些板之間的區(qū)域可以簡(jiǎn)單地調(diào)整以改變電容器的電容，其主要有兩種類型，分別是空氣電容器和微調(diào)電容器。

通常情況下，這些電容器特別用于LC電路以及收音機(jī)內(nèi)的頻率調(diào)諧。在本文中，小編簡(jiǎn)單介紹其中的一種類型，即空氣電容器的相關(guān)基礎(chǔ)內(nèi)容。

基本概念

空氣電容器就是使用空氣作為電介質(zhì)的電容器，該電容器可以設(shè)計(jì)為固定或可變電容形式。固定電容型不經(jīng)常使用，因?yàn)橛胁煌愋偷墓潭娙萜?，其特性比它好的多，所以可變電容形式由于其?jiǎn)單的結(jié)構(gòu)而更頻繁地使用。

空氣電容器通常由兩組半圓形金屬板制成，金屬板通過空氣介電材料隔開。在這些金屬板中，一組是永久性的，另一組連接到軸上，允許操作員在需要時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)組件以改變電容。當(dāng)兩個(gè)金屬板之間的重疊較大時(shí)，電容較高。因此，當(dāng)兩組金屬板之間的重疊最大時(shí)，達(dá)到最高電容條件，而一旦沒有重疊，則達(dá)到最低電容條件。為了更好的電容控制、更精細(xì)的調(diào)整和更高的精度，使用了減速齒輪機(jī)構(gòu)。

此外，空氣電容器的電容值很小，范圍為100pF–1nF，而工作電壓范圍為10至1000V。電介質(zhì)的擊穿電壓較小，因此電容器內(nèi)部的電擊穿會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致空氣電容器的工作不良。

結(jié)構(gòu)和工作原理

像空氣電容器這樣的可調(diào)節(jié)電容器包括一系列半圓形、旋轉(zhuǎn)的鋁板，這些鋁板位于中心軸的頂部，布置在一組等距的固定鋁板之間。該電容器的中心有一個(gè)鉆孔，用于通過控制棒。為了控制該棒，連接交替的圓盤以使其自由穿過其他圓盤，這意味著圓盤組被有效地分成兩組，共同形成電容器的兩個(gè)極板區(qū)域。

一旦電容器盤呈半圓形，然后轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)組，就會(huì)使兩組重疊的量變?yōu)檎麄€(gè)盤區(qū)。當(dāng)該電容器的電容量取決于其整個(gè)極板面積時(shí)，該面積內(nèi)的變化會(huì)引起元件電容的等效變化，因此允許使用者隨意修改元件的值。

動(dòng)鋁板轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)靜板的重疊量發(fā)生變化。這些板組之間的空氣就像一種有效的電介質(zhì)，使這些組彼此絕緣。當(dāng)電容器的電容取決于極板的相互尺寸時(shí)，這種調(diào)整只允許調(diào)整空氣電容器的值。

應(yīng)用電路

簡(jiǎn)單的空氣電容電路如下圖所示。該電容器使用空氣作為電介質(zhì)，它是通過使用兩個(gè)金屬化箔或金屬板設(shè)計(jì)的，彼此之間有一定的距離平行連接。電容器將能量以電荷形式存儲(chǔ)在板上。

一旦將電壓施加到空氣電容器以測(cè)量?jī)蓚€(gè)板上的電荷，則“Q”電荷與“V”電壓的比率將為電容器提供電容值，公式為：C=Q/V。當(dāng)然，這個(gè)公式也可以寫成提供測(cè)量?jī)蓚€(gè)板上電荷量的公式，即：Q=CxV。

一旦向電容器提供電流，它就會(huì)充電，因此靜電場(chǎng)將變得非常強(qiáng)，因?yàn)樗趦蓚€(gè)極板之間存儲(chǔ)了更多的能量。同樣，當(dāng)電流流出空氣電容器時(shí)，這兩個(gè)極板之間的電位差會(huì)減小，當(dāng)電能離開極板時(shí)，靜電場(chǎng)會(huì)減小。因此，電容是電容器的特性之一，電容器用于以靜電場(chǎng)形式在其兩個(gè)板上存儲(chǔ)電荷。

關(guān)于介電常數(shù)

介電常數(shù)可以定義為每種材料的屬性，它是用于測(cè)量針對(duì)電場(chǎng)形成提供的電阻的介質(zhì)，用希臘字母“?”(epsilon)表示，其單位是F/m或法拉每米。

現(xiàn)在考慮一個(gè)電容器，它包括兩個(gè)相隔距離“d”的極板，則在這兩個(gè)極板之間使用像空氣這樣的電介質(zhì)。在電容器的兩個(gè)極板之間，存在形成電偶極矩的分子。電偶極子是指一對(duì)相反且相等的電荷。例如，一個(gè)分子的一端帶正電荷，另一端帶負(fù)電荷，它們之間有一定距離，如下圖所示：

在下圖中，分子通常在電容器極板內(nèi)隨機(jī)排列。一旦在外部對(duì)這些極板施加電場(chǎng)，電容器內(nèi)的分子就會(huì)以一種更好的方式自行排列，這就是所謂的極化率。因此，它們的偶極矩會(huì)產(chǎn)生自己的電場(chǎng)。該電場(chǎng)與外部施加的電場(chǎng)相反，因此它變得像兩個(gè)保持相互抵抗的磁鐵的同極。

當(dāng)分子排成一行或極化更多時(shí)，它們會(huì)抵抗外部電場(chǎng)，這就是我們所說的介電常數(shù)。在這里，介電常數(shù)測(cè)量材料或介質(zhì)對(duì)外部電場(chǎng)的電阻。

如果介質(zhì)的介電常數(shù)較高，則該介質(zhì)的分子極化更好，因此它們對(duì)外部電場(chǎng)的抵抗力更大。同樣，如果介質(zhì)的介電常數(shù)較低，則分子極化較弱，因此它們對(duì)外部電場(chǎng)的抵抗力較小。

介電常數(shù)不是恒定的，因此它會(huì)隨著溫度、濕度、介質(zhì)類型、場(chǎng)頻率、電場(chǎng)強(qiáng)度等不同因素而變化。

介電常數(shù)在確定電容器的電容方面起著重要作用。因此，平行板電容器的電容由下式計(jì)算：

C = ε x A/d

其中：'A' 是單個(gè)板的面積、“d”是兩個(gè)電容器極板之間的距離、'?' 是電容器兩塊板之間的介質(zhì)的介電常數(shù)。

如果你仔細(xì)觀察下圖兩個(gè)電容器，介電常數(shù)會(huì)明顯影響電容器的電容。在以下兩個(gè)電容器中，左側(cè)電容器中使用的電介質(zhì)是空氣。因此，該空氣電容器的相對(duì)介電常數(shù)略大于1，即1.0006。

類似地，在第二個(gè)電容器(右側(cè))中，使用的電介質(zhì)是玻璃。因此該電容器的介電常數(shù)約為4.9至7.5。因此，與空氣電容器相比，具有玻璃介質(zhì)的電容器具有較高的介電常數(shù)。

因此，具有較小介電常數(shù)的材料將提供較小的電容，而具有較高介電常數(shù)的材料將提供高電容。因此，介電常數(shù)在決定電容值中起主要作用。

主要特征

空氣電容器的特性包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容：

它是無極性的，這意味著這些電容器可以安全地用于交流應(yīng)用中，直到不超過最高電壓額定值。

這些電容器具有介于100pF和1nF之間的小電容。

最大工作電壓主要取決于電容器的物理尺寸。

高工作電壓需要兩個(gè)板之間的空間足以避免空氣的電擊穿。

空氣的介電強(qiáng)度低于許多其他材料，這使得這些電容器不適用于高電壓。

優(yōu)缺點(diǎn)

空氣電容器的優(yōu)點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

它具有較少的泄漏電流，這意味著該電容器內(nèi)的工作損耗最小，特別是在濕度不高的情況下。

絕緣電阻高。

穩(wěn)定性好。

擊穿電壓較低。

耗散因數(shù)低。

空氣電容器的缺點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

尺寸相對(duì)較大。

具有較小的電容。

價(jià)格比較昂貴。

與其他電容器相比，占用更多空間。

主要應(yīng)用

空氣電容器的應(yīng)用包括以下幾方面內(nèi)容：

通常用于需要改變電容的諧振LC電路。

應(yīng)用電路包括無線電調(diào)諧器、混頻器和天線調(diào)諧器的阻抗匹配組件。

這些通常用于需要可調(diào)節(jié)電容的地方，例如諧振電路。

該電容器用于調(diào)諧無線電電路以及需要較少損耗的電路。

總結(jié)

以上就是關(guān)于空氣電容器工作原理、介電常數(shù)以及應(yīng)用電路等相關(guān)內(nèi)容內(nèi)容介紹。一般情況下，空氣電容器由鋁制成，所以在非常強(qiáng)的磁場(chǎng)中也能很好的工作。

需要注意的是，空氣電容器是非極性的，這意味著可以安全地使用空氣電容器而不考慮DC極性，這在一些應(yīng)用中是有非常有用的。只要不超過最大額定電壓，它們就可安全用于交流應(yīng)用。