电容器充放电现象

除颤器工作时，一般是让100 J到300 J的电能，在约2 ms的时间内通过的心脏部位。举一个现实生活中的例子，我们看到市售的整流电源在拔下插头后，上面的发光二极管还会继续亮一会儿，然后逐渐熄灭，就是因为里面的电容事先存储了电能，然后释放。除颤器工作时的电功率在50 kW到150kW之间，这个功率是相当大的，用电池直接供电无法达到，也大大超过了一般家庭的用电功率，而除颤器还必须便于携带，那它使用了什么样的供电装置呢？

除颤器工作时的供电装置是一个C＝70 μF的电容器。除颤器内带有电池，先通过电子线路把电池供电的电压升高到约U＝ 5 000 V，对电容器充电，充电后电容器储存的能量约为W＝ 12CU2＝875 J。外壳膨胀由于电容器内部介质在电压作用下发生游离，使介质分解而析出气体或者由于部分元件击穿、极对外壳放电等均会使介质析出气体。由于电容器电压很高，所以可以在很短的时间内释放一部分能量，通过电子线路控制放电的能量了。除颤器的核心就是这个耐压5 000 V以上、70 μ F的电容器，它耐压较高、容量较大，并且体积较小、重量较轻，因此需要精心设计和制造。

电容器是常用的电子元件，而且不断应用在新的领域中。在现在推广的新能源汽车中，电动汽车占有重要地位。电动汽车多数用锂电池供电，锂电池电动汽车的主要缺点就是充电时间长，使用不够方便。

所以还有另一种用电容器作为电源的电动汽车。电容器作为电源的优点是充电时间短，可以反复充电、长期使用，但缺点是一次充电后的行驶里程较短，因此目前还需要对高电压、大容量的电容器做进一步的研究。

关于电容器的充电，有人提出了一个很好的问题：“用电动势为E电动势的电源对电容器充电，充电结束时电容器的电压U＝E电动势。就像小型可充电电池一样，旁路电容能够被充电，并向器件进行放电。设整个充电过程中充电电量为Q，则电源电动势做功QE电动势，而电容器储存的电能为12QE电动势，电源电动势做功的另外一半能量去哪了？”

电容器两板间的电压正比于电容器所带的电荷量，设开始充电之前电容器不带电，图6.12中的斜线是电容器两板间的电压和电容器所带电荷量的关系曲线。充电结束时，电容器所带电荷量为Q，电容器两板间的电压等于电源电动势U＝E电动势。在斜直线下面的两个窄竖长方形的高度为在当前电容器带电q时电容器两板间的电压U，窄竖长方形的宽度为设想在电压U之下又充入的小电荷量Δq，窄竖长方形的面积为在充入小电荷量Δq的过程中电源对电容器做的功UΔq。这时，大电容的作用有点像水库，使得原来汹涌的水流平滑地输出，并可以保证下游大量用水时的供应。如果把整个充电过程用很多个窄竖长方形表示，所有窄竖长方形面积之和即近似等于整个充电过程中电源对电容器做功之和。窄竖长方形的个数越多，其面积之和就越接近斜直线下的三角形面积，所以可知在整个充电过程中电源对电容器做的功为斜直线下的三角形面积，即W＝ 1/2*QE电动势，此即为电容器储存的能量。在整个充电过程中电源电动势做功QE电动势，即图6.12中为以斜直线为对角线的矩形面积。电源电动势做功QE电动势与电容器储存的能量W＝1/2*QE电动势之差为图6.12中斜直线上方的三角形面积。

并联电容器补偿无功发热装设方法

个别补偿

该补偿方法是在单台用电设备附近装设并联电容器组，这种方式通常和用电设备同时投入和断开。

采用该补偿的优点是补偿彻底，高压线路和变压器上的无功电流减少了，而且低压干线和分支线上的无功电流也同时减少，线路压降和线路损耗同时减少；

采用该补偿方式时，电容器和被补偿设备电感感应电动机共用一套控制设备，同时投入或退出运行，所以管理分散，维护不便，而且电容器不能充分发挥效率，利用率不高。