一、 电容的原理
电容极板间电势差越大,电容极板被充电荷越多,即电荷数与电势差(电压)成正比,即Q=C*V。Q是极板上储存的电荷,C是电容元件的参数,称为电容,V是极板间电压。
因此,用C=Q/V表达电容极板贮存电荷的能力。
电容量的微分表达式为:C=dQ(t)/dv(t)。
因为电流等于单位时间内电荷数的变化量,即i(t)=dQ(t)/dt,
综合上面两个公式得到:i(t)=C*dv(t)/dt,即电容电流与其上电压的变化率(对时间的导数)成正比,电压变化越快则电流越大。
二、充放电介绍(参考百度百科):
电容器的充电时间常数,是电容的端电压达到最大值的0.63倍时所需要的时间,通常认为时间达到5倍的充电时间常数后就认为充满了。充电时间常数的大小与电路的电阻有关,按照下式计算:tc=RC,其中R是电阻;C是电容。
以一个7F 100V的模组为例,
时间常数是 tc=RC=2*7.0=14.0s
充满的大概时间是t=5*tc=5*14.0=90s
能量是:Q=1/2*C*U^2=0.5*7.0*100^2=35000J
三、为什么叫“超级”电容
超级电容器之所以称之为“超级”的原因(参考百度百科,不感兴趣可以忽略):
1、超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板,在极板上加电,正极板吸引电解质中的负离子,负极板吸引正离子,实际上形成两个容性存储层,被分离开的正离子在负极板附近,负离子在正极板附近。
2、超级电容器在分离出的电荷中存储能量,用于存储电荷的面积越大、分离出的电荷越密集,其电容量越大。
3、传统电容器的面积是导体的平板面积,为了获得较大的容量,导体材料卷制得很长,有时用特殊的组织结构来增加它的表面积。传统电容器是用绝缘材料分离它的两极板,一般为塑料薄膜、纸等,这些材料通常要求尽可能的薄。
4、超级电容器的面积是基于多孔炭材料,该材料的多孔结构允许其面积达到2000m2/g,通过一些措施可实现更大的表面积。超级电容器电荷分离开的距离是由被吸引到带电电极的电解质离子尺寸决定的。该距离和传统电容器薄膜材料所能实现的距离更小。
5、庞大的表面积再加上非常小的电荷分离距离使得超级电容器较传统电容器而言有惊人大的静电容量,这也是其“超级”所在。
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