当前课程知识点：能源化学工程概论 > 第八章 超级电容器 > 第一节 超级电容器基础知识 > 超级电容器基础知识
大家好
今天我们开始超级电容器章节的学习
本章内容包含四个部分
首先会给大家介绍
超级电容器的基础知识
在此基础上
我们将学习它的分类及工作原理
接着介绍超级电容器的组成及特点
最后给大家介绍
该类储能器件的主要电极材料类型
在超级电容器出现之前
储能器件一般分为两种
电容和电池
我们经常会看到
在印制电路板内安插的普通电容元件
如圆柱形的电解电容和碟状的瓷片电容
普通电容器存储的能量非常的少
但功率很高
可瞬间将所有电量释放
电池则正好相反
它可存储大量的能量但功率特性低
不能快速地充电和放电
为了兼顾能量密度和功率密度
超级电容器的研发应运而生
超级电容器是介于普通电容器
和电池之间的一种新型的储能器件
它既具有类似于电池的能量
可储存大量的电量
又有很高的功率密度
可快速的充放电
超级电容器
在普通电容器的基础上发展而来
要学习超级电容器
首先要了解电容的知识
电容顾名思义即存储电荷的容器
是电子电力领域中不可缺少的元器件
任意两个彼此绝缘又相隔很近的导体
都可以看成是一个电容器
例如在两块正对的平行金属板
中间夹上一层绝缘物质
就构成了最简单的电容器
叫平行板电容器
而这两块金属板就叫电容器的极板
那么电容器是如何存储能量的呢
把电容器的两个极板
和电池的正负极相连
两个极板就分别带上了等量的异种电荷
其中正极板上带电量为正Q
负极板上带电量为负Q
这即为电容器的充电过程
充电过程中电路中有短暂的充电电流
那么当电容器充完电后
两极板间就有了电场
所以
从电源处获得的电能
就以电场能的形式储存了下来
当然把充电后的电容器两极板接通
两极板上的电荷将会中和
电容器不再带电
这个过程即为电容器的放电
此时电路中有短暂的放电电流
电容器放电后
两极板间就不再有电场和电势差
电场能转化为其它形式的能
对于同一电容器而言
若两极板上带电量Q增加
则极板间电场的电势差U增大
而Q比U的比值永远不变
这个比值即为电容器的电容值
其符号为C 单位为法拉
一般而言
电容器的容量是非常的少的
基本上都是微法或皮法
而一皮法相当于一法拉的10的负12次方
需要特别注意的是
公式C等于Q比U为比值定义式
电容值C的大小
与单独的带电量Q和电势差U
的大小是没有关系的
也就是说电容值C
仅反映一个电容器容纳电荷本领
这与该电容器充没充电
以及是否充满电是没有关系的
这就如同于一个规格为1L的水杯
无论我们给该水杯内倒水与否
它储存水的能力就是1L不会改变
那么为了适应不同的应用需求
我们应该通过什么方法
来改变电容器的电容值呢
以平行板电容器为例
即哪些因素可能决定平行板
电容器的电容大小呢
实验研究表明
平行板电容器的电容大小与两极板间距d
两极板正对面积S
以及两极板间电介质的介电常数
有着密切的关系
平行板电容器的静电电容计算公式为
电容值C等于两极板材料
的相对介电常数
真空介电常数
电极板的正对面积三者的乘积
除以两极板的间距
即平行板电容器两极板间是真空时
电容值C与两极板正对面积S成正比
跟两极板间距离d成反比
那么通过这个公式
大家可以很清楚的明白
若要使设计的电容器具有更大的电容值
我们则需要尽可能的增加两极板的正对面积S
并同时尽可能的减小两极板的间距离d
当然
我们也可以巧妙的利用这个公式
将固定电容器改装为可变电容器
固定电容顾名思义
就是电容量固定的电容器
它的两极板正对面积和间距是固定不变的
电容量可在一定范围内
调节的电容器称为可变电容器
可变电容器的双极板分为两种不同的类型
一般固定不动的一组极板称为定片
而另一组极板上
加装转动轴使之可以绕轴旋转
称为动片
那么当动片转动时
自然地两极板的正对面积就会发生改变
从而调节电容器电容值的大小
需要特别注意的是
固定电容器和可变电容器
的标志符号是不一样的
大家需要谨慎区分
除此之外
电容器在使用时几个需要注意的问题为
电容器的击穿电压
加在电容器两极板上的电压
不能超过某一限度
超过这个限度
电介质将被击穿
电容器损坏
这个极限电压称为击穿电压
电容器的标称电容量
标称电容量为标志在电容器上的电容量
但电容器实际电容量
与标称电容量是有偏差的
且精度等级与允许误差有对应关系
电容器的额定电压
额定电压为电容器
正常工作时的最大电压
当然额定电压必须低于击穿电压
电容器的绝缘电阻
直流电压加在电容上
产生漏电电流
两者之比称为绝缘电阻
当电容较小时
它的值主要取决于电容的表面状态
当容量大于0.1微法时
它的值主要取决于介质
通常情况
绝缘电阻越大越好
电容器的损耗
电容在电场作用下
在单位时间内
因发热所消耗的能量称为损耗
损耗与频率范围 介质
电容金属部分的电阻等有关
好 这节课我们学习了电容器的基本知识
包括电容器的充放电原理
电容值的定义式和决定式
以及电容器使用时需要注意的问题
本节课到此结束
-第一节 课程概述
--课程概述
-第二节 课程基本知识
--课程基本知识
-第一节 煤炭概述
--煤炭概述
-第二节 煤炭直接液化
--煤炭直接液化
-第三节 煤炭间接液化-煤炭气化
-第四节 煤炭间接液化-合成气制油品
-第五节 煤炭间接液化-合成气制含氧液体
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-第二节 天然气分离与净化
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-第一节 锂离子电池基础
--锂离子电池基础
-第二节 锂离子电池的正极材料
-第三节 锂离子电池的负极材料
-第四节 锂离子电池的其他组成部分
-第一节 燃料电池基础知识
--燃料电池基础知识
-第二节 燃料电池的分类
--燃料电池的分类
-第三节 氢气的制取
--氢气的制取
-第四节 氢气的运输和储存
--氢气的运输和储存
-第一节 超级电容器基础知识
-第二节 超级电容器的分类
--超级电容器的分类
-第三节 超级电容器的组成及特点
-第四节 超级电容器的电极材料
-第一节 二氧化碳与全球变暖
-第二节 二氧化碳减排与捕集技术
-第三节 二氧化碳捕集方法
--二氧化碳捕集方法
-第四节 二氧化碳利用与封存技术