在日常生活中,電子產(chǎn)品隨處可見,如手機(jī)、電腦、電視機(jī)等。我們?cè)谙硎茈娮赢a(chǎn)品帶來的方便、舒適的同時(shí),也為環(huán)境制造了電子垃圾。這些電子垃圾會(huì)對(duì)環(huán)境、對(duì)人類造成的危害。
超級(jí)電容器又稱為雙電層電容器、電化學(xué)電容器,是電化學(xué)性能介于傳統(tǒng)電容器和電池的一種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。它主要是通過雙電層電容和氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的法拉第準(zhǔn)電容存儲(chǔ)能量。一般說來,超級(jí)電容器的儲(chǔ)能方式是可逆的,因此可用來解決電池記憶等問題。當(dāng)前,超級(jí)電容器的應(yīng)用范圍非常廣泛,尤其是在混合動(dòng)力汽車方面。其作為混合動(dòng)力汽車的電源,可以很好地滿足汽車在啟動(dòng)、爬坡和加速時(shí)對(duì)高功率的需求,從而有效地節(jié)約能源并提高電池的使用壽命。
電容是指容納電荷的能力。任何靜電場都是由許多個(gè)電容組成,有靜電場就有電容,電容是用靜電場描述的。一般認(rèn)為:孤立導(dǎo)體與無窮遠(yuǎn)處構(gòu)成電容,導(dǎo)體接地等效于接到無窮遠(yuǎn)處,并與大地連接成整體。
電容器在調(diào)諧、旁路、耦合、濾波等電路中起著重要的作用。晶體管收音機(jī)的調(diào)諧電路要用到它,彩色電視機(jī)的耦合電路、旁路電路等也要用到它。
簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)(包括空氣)構(gòu)成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢(shì)差),但是由于中間的絕緣物質(zhì),所以整個(gè)電容器是不導(dǎo)電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質(zhì)都是相對(duì)絕緣的,當(dāng)物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后,物質(zhì)都是可以導(dǎo)電的,我們稱這個(gè)電壓為擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。不過在中學(xué)階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當(dāng)做絕緣體看。
但是,在交流電路中,因?yàn)殡娏鞯姆较蚴请S時(shí)間成一定的函數(shù)關(guān)系變化的。而電容器充放電的過程是有時(shí)間的,這個(gè)時(shí)候,在極板間形成變化的電場,而這個(gè)電場也是隨時(shí)間變化的函數(shù)。實(shí)際上,電流是通過電場的形式在電容器間通過的。
電容器所帶電量Q與電容器兩間的電壓U的比值,叫電容器的電容。在電路學(xué)里,給定電勢(shì)差,電容器儲(chǔ)存電荷的能力,稱為電容(capacitance),標(biāo)記為C。采用國際單位制,電容的單位是法拉(farad),標(biāo)記為F。