
【化】 differential capacity
【計】 differential calculus
【經】 differential
capacitance; electric capacity
【計】 C
【化】 capacitance; capacity; electric capacity
【醫】 capacitance; electric capacity
微分電容(Differential Capacitance)是電化學和表面化學中的核心概念,指電極表面電勢發生微小變化時,單位面積電荷量的變化率,數學表達式為: $$ C{text{d}} = frac{partial sigma}{partial E} $$ 其中,$C{text{d}}$表示微分電容,$sigma$為表面電荷密度,$E$為電極電勢。
這一參數在雙電層理論中尤為重要,用于描述電極/溶液界面電荷分布隨電勢變化的靈敏度。例如,在電解質溶液中,電極表面的離子吸附行為會顯著影響微分電容值。根據《電化學測量方法》(Springer出版),微分電容實驗常通過交流阻抗法或恒電位階躍法測定,其結果可用于分析界面結構及反應動力學。
權威來源:
微分電容是電化學和電容器相關領域的重要概念,主要用于描述電荷量與電勢變化的動态關系。以下是詳細解釋:
微分電容(Differential Capacitance)定義為電極電勢微小變化($dV$)引起的電極表面電荷量變化($dQ$)的比值,公式為: $$ C = frac{dQ}{dV} $$ 它反映了電荷存儲能力隨電勢變化的瞬時特性,與普通電容($C=Q/V$)的線性關系不同,微分電容通常是非線性的。
非線性特性
在電化學界面(如雙電層)中,電荷分布受電勢影響顯著,導緻微分電容隨電勢變化而波動。例如,在電解質溶液中,電極表面的離子排列會隨電壓改變,進而影響電容值。
雙電層關聯性
微分電容與電極/溶液界面的雙電層結構密切相關。根據Gouy-Chapman-Stern理論,雙電層的厚度和離子濃度分布直接決定電容值。
應用場景
特性 | 普通電容 | 微分電容 |
---|---|---|
定義 | $C=Q/V$(線性) | $C=dQ/dV$(非線性) |
應用場景 | 靜态電荷存儲 | 動态電勢變化分析 |
典型系統 | 平行闆電容器 | 電化學雙電層、半導體界面 |
若需實驗測量,常用循環伏安法或電化學阻抗譜,通過分析電流-電壓曲線斜率計算微分電容。實際應用中需注意電極極化和溶液電阻的影響。
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