第二节 汽车电工基本元件
一、电容器和电容
19.电容器是怎样工作的？
电容器和电阻在汽车中大量使用，汽车上的控制模块都离不开电容器。
电容器是一个能够存储电荷或电能的元件。 最简单的电容器由两个对置的金属板和金属板之间的一个绝缘体组成（图1-13）。
图1-13 电容器
如图1-14所示，图中给出了电容器的充电和放电过程。通过开关闭合将一个直流电压电源连到电容器上时，就会进行电荷转移。电容器一个金属板上电子过剩（负电荷），另一个金属板上的电子不足（正电荷）。
图1-14 电容器的充电和放电
1—直流电压电源；2—开关；3—电流表；4—电阻；5—电容器
短时内流过一股充电电流，直至电容器充满电。该电流可用电流表测量。
电容器充满电时不再有电流流过（电流表显示0），即使之后电压电源仍保持连接状态。随后电容器阻断直流电流，即电容器电阻变为无限大。
电容器与直流电压电源断开后电容器仍保持充电状态，即两个金属板之间存在电子差。电容器存储了电能。
20.电容器充电/放电有什么特性？
通过改变开关位置使电容器短路时，放电电流朝反方向流动。直至两个金属板重新为电中性，或电阻内的电能转化为热能时，放电电流停止流动。电容器充电/放电期间的电压和电流曲线特性示意图见图1-15。
图1-15 电容器充电/放电期间的电压和电流曲线特性示意图
电工知识
电容器充电过程开始时的电流较高，而电压较低或为0。随着电容器充电过程的进行，电流越来越小，电压越来越大。
电容器充满电时不再有电流经过。电压达到电压电源值。
电容器开始放电时电流较高，但与充电时的流动方向相反。电压开始时为最大值，然后随电容器放电而不断降低。电容器完全放电后不再有电流经过，电容器金属板之间没有电势差。如果单位时间内充电和放电过程的数量增加，例如通过施加交流电压，则单位时间内的充电和放电电流数量就会增大，因此单位时间内的电流平均值也会增大。因此电容器内的电流变大，即电容器电阻明显减小（电容性电抗）。电容器在车辆上作为短时电荷存储器使用，用于电压滤波和减小过压峰值。
21.电容器有哪几种类型？
（1）非极化电容器
非极化电容器的两个接头相同，即可以相互调换。非极化电容器可用直流或交流电压驱动。
（2）极化电容器
极化电容器有一个正极接头和一个负极接头。这两个接头不能互换。极化电容器不能用交流电压驱动。
（3）纸质或包层电容器
将一层或多层石蜡或油纸放在两个金属膜之间（几微米厚），用复合密封剂或填充剂将包层密封起来，以防造成机械损伤（图1-16）。
图1-16 纸质或包层电容器
（4）陶瓷电容器
此类电容器使用陶瓷作为电介质，陶瓷上烧结有金属银作为电极。钛电容是这类电容器的代表，并且通过与其他电容器和线圈组合使用，即使温度发生变化，这种电容器都可以达到一个恒定的谐振频率。
（5）电解电容器
此类电容器中，通过电解作用在铝片上形成一层极薄的氧化膜。浸有电解液的纸或纸网夹在这些薄膜之间，形成正电极。铝片形成负电极。由于电解电容器使用极薄的氧化膜作为电介质，因此具有较大的电容。
22.什么是电容？
电容器的存储能力称为电容。电容的单位是法拉（F）。
电工知识
计算充电和放电时间时，需要电容器充电电流经过的电阻阻值和电容器电容值。施加的电压大小对充电时间没有影响。电容器电容C越小、电阻R越小，充电过程越快。
23.电容器串联是怎样的？
电容器与电阻相似，电容器也可并联和串联。
电容器串联：将电容器依次连接在一起且相同电流经过所有电容器时，为串联形式。总电压Utotal分布在串联电容器上。局部电压之和等于总电压。最小电容上的电压降最大；最大电容上的电压降最小（图1-17）。
图1-17 电容器串联
电工知识
串联电路的总电容小于最小的单个电容。每增加一个串联电容器，总电容就会随之减小。
24.电容器并联是怎样的？
电容器并联时，施加在所有电容器上的电压都相同。电容器通常采用并联方式，以增大电容。
因为通过电流为电容器充电，所以所有电容器的总电容大于所有单个电容器的电容。总电容等于单个电容之和（图1-18）。
图1-18 电容器并联
25.电容器在汽车上是怎样运用的？
例如，如图1-19所示汽车车内照明灯关闭延迟。
图1-19 车内照明灯关闭延迟电路
电容器C与继电器的线圈并联在一起。因此，释放开关后仍有电流通过继电器，从而通过照明灯。通过继电器的励磁线圈使电容器放电后，继电器就会关闭照明灯电路，照明灯电流在开关释放后延迟一小段时间才中断。