
【电】 parallel plate condenser
of equal rank; parallel; parallelism; range; simultaneous
【电】 parallel
flake; parcel; partial; patch; piece; slice
【计】 slice
【医】 disc; disci; discus; disk; flap; piece
【经】 card
capacitor
【化】 capacitor; condenser
【医】 capacitor; condenser
平行片电容器(英文:parallel plate capacitor)是基础电子元件中电场储能装置的典型结构,由两块平行金属板及中间介质构成。其核心特性在于利用电荷在极板间的分布产生均匀电场,具体原理和工程应用如下:
结构组成与工作原理
平行片电容器包含两块面积相等、间距极小的导电板,中间填充绝缘介质(如空气、陶瓷或聚合物薄膜)。当外接电源时,正极板积聚+Q电荷,负极板积聚-Q电荷,形成方向垂直于极板的匀强电场。电场强度计算公式为: $$ E = frac{sigma}{varepsilon_0 varepsilon_r} $$ 其中σ为电荷面密度,ε₀为真空介电常数,εᵣ为介质相对介电常数。
电容值与几何参数关系
电容计算公式由麦克斯韦电磁理论推导得出: $$ C = frac{varepsilon_0 varepsilon_r A}{d} $$ 式中A为极板有效面积,d为极板间距。该公式表明增大极板面积或采用高介电常数介质可提升电容值,而增大间距会降低电容。
电场能量存储特性
充电状态下储存的电能公式为: $$ W = frac{1}{2}CV $$ 这一特性使其广泛应用于电力系统的无功补偿、滤波电路设计以及脉冲功率设备中。美国国家标准技术研究院(NIST)的电磁兼容性标准文档对此类器件的能量存储参数有详细规范。
工程应用领域
平行片结构是集成电路中MIM(金属-绝缘体-金属)电容的基础形态,在射频电路、传感器件和能量采集系统中具有不可替代的作用。麻省理工学院微系统技术实验室的研究论文证实,纳米级平行板电容在5G通信芯片中实现了皮法级精密电容集成。
参考资料:
“平行片电容器”可能是“平行板电容器”的笔误。以下是对平行板电容器的详细解释:
平行板电容器是由两块彼此平行放置的金属导体板(如铝板)构成,中间填充绝缘介质(如空气、陶瓷或塑料薄膜)的电子元件。其核心功能是储存电荷和电能,属于电容器的基本形式之一。
平行板电容器的电容值由以下参数决定:
如需进一步了解电场分布或数值求解方法,可参考中提到的二维拉普拉斯方程分析。
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