在我们的周围到处都有无数的容器:谷仓、贮油器、气体容器、家用器皿、玻璃瓶、罐子等等。另外还有一种很奇怪的容器,它的里面储存着电荷。
电荷的“储藏器”——电容器——的结构很简单。就是两个导体,好比两块金属片或两个圆筒等,用不传导电流的东西填塞在它们的中间,把它们隔开。
两块薄片,中间用非导体隔开的这种组合,它所容纳的电荷比每一块单个的薄片大得多。
要电容器充电,需要把它的两块金属片接到电源的端子上,这时在它的两块极片上就出现符号相反的电荷,相互吸引着,在极片的中间就产生了“电场”。经过很短的时候,电容器充满了电,它能够把这“充入的”电保持很长的时间。
最初的电容器在两百多年以前就有了。就是灌了水的玻璃瓶子或缸子。水起着一个极片的作用,另外的一个极片一般就是拿瓶子的手。这样的电容器叫做“来顿瓶”。后来来顿瓶开始制造了,就是在玻璃瓶的外面和内部贴上锡箔,充当电极。
用来顿瓶做电的储蓄器,学者们确定了:瓶子的体积愈大,隔开极片的玻璃愈薄,那么它的电容量——储蓄电荷的能力——愈大。同时还发现了:把许多瓶子并联越来,可以储蓄很多的电荷。当这些瓶子相互串联的时候,可以得到比一个瓶子大得多的电压。关于这一点,在来顿瓶组放电时放电器的球体中间跳过的火花可以证明。
近代的电容器仍然保持着早先电容器的各个部分,也是由两个金属体组成。例如两块平的金属片或相互套着的圆筒,中间用绝缘体(介质)隔开。电容器电容量的大小和介质的性质有关。
现代的电容器,根据它用途的不同而采用各种不同的介质,如:空气、压缩气体、真空、油、晶体、云母、瓷、陶、纸、玻璃以及其他许多特殊材料。苏联科学家不久以前发现了一种特别的介质——钛酸钡。这种优良的材料可以使体积非常小的电容器储蓄大量的电荷。
新式的电容器还有许多其他的用途,好比:可以帮助电流的振荡,用来稳定电压或做成区别频率的滤波器。
首先,说明任何容器、储存器的特性的是容积——容量。一般容器的容量,我们都晓得是可以用公升来表示的。
电荷的储蓄器——电容器,在一定的电位下,也可以容纳一定数量的电荷。“充入的”电荷数量的多少,随着电位大小而定。我们不妨想像这和某一容器里能容的液体重量,要看液体的浓度而定是相似的。
电容的单位是法。这个单位的名字是纪念伟大的英国学者米哈依耳·法拉第的。
如果物体的电位增加一伏,充入的电荷为一库伦。这个物体便具有一法的电容。法——这个单位非常大。我们整个地球的电容总共才有万分之六法左右。因此在技术上只使用法的极小部分:微法——法的百万分之一,微微法它等于10\(^{-}\)12个法。


电容器的世界
近代的技术需要使用大量的各式各样的电容器。里面有总共才几克重的小型无线电电容器,也有体积占整个房间那样大的高压电“贮蓄器”。现代电容器的电容量从几十分之一微微法到几万个微法都有。有的电容器可以在雷压不到一伏的回路里工作,但也有这样的电容器,能够不怕几十万伏的电压。
电容器是回路里非常重要的元件。几乎没有那一种现代化的电器装置,尤其是在无线电里,可以不用这种精巧的设备。
现代的电容器基本上分为三种型式:固定电容器,半可变电容器也就是常说的补偿电容器(微调电容器)和可变电容器。如果要详细叙述,怎样使用电容器和哪里使用电容器,必须熟悉几千种不同的回路。

我们在这里只谈几种使用电容器的情况。

在很多装置中,电容器是用来储蓄电荷,然后再很快地将电放掉。电容器的这种用法,使得电子控制的继电器,可以定时工作。同样的用法,可以帮助脉冲焊接,和脉冲磁化。
我们常用电感和电容组合成一种回路,用来发出和接收电气振荡。在任何收音机里,在无线电发信机的振荡器里,以及在高频冶炼金属的车间设备里,都须有这种回路。回路振荡频率决定于线圈电感和电容器电容的大小。电容愈大,频率愈低。无线电台的波长决定于振荡器的振荡频率,也就是说与电容器的电容有关。进行无线电收音机的调谐时就是在改变着电容器的电容量。
在技术上广泛地利用电容器能自由通过交流电而不能通过直流电的特性。
利用整流器将交流电变成直流电后,还要将脉动的直流电流变成为稳定的直流,就是须将脉动减缩到最小。因此,在有些整流器里都采用所谓“滤波器”。最简单的滤波器就是一只并联在整流器输出端上的电容器。滤波器——就好像是筛子,经过它的网眼交流电可以自由通过,而直流电通不过。因此只剩下直流电,脉动就几乎看不出了。电容器的电容愈大,脉动就愈小。
电容器还使用在所谓带通滤波器里,这种滤波器也是由电感和电容组成。带通滤波器只让频率在一定范围内的振荡通过,这种滤波器可以使一对电话线路同时开放几百对电话通话。
在地下的电气机车上也使用电容器这种机车牵引着小载货列车飞驰在长长的矿井坑道里,把煤炭运到升降机上去。

在工业中,通常为了带动车床,使用三相感应电动机。当电动机接到三相电源上时,就产生了旋转磁场,自由地带引转子,同时并使机器开动。
为了供电给矿井电气机车,常常利用单相的电源,就像我们家里所用的一样。如果把电动机接到这种电源上,那么它所产生的磁场就是跳动的,而不是旋转的,转子就会停留原处一动不动。但是只要用一种特别方法把电容器接到电动机的回路里去,电动机的转子马上就会转动。
因为交流回路里接入电容器,会使电压和电流的相位关系有移动。在工业用电里为了提高功率因数(cosф)时,常装置一种功率因数补偿电容器。它的作用就是以这种相移的原理为基础的。这个因数愈大,用电就愈经济,而在导线上通过的有害无功的电流就愈小。
扩音或播音方面,广泛地采用电容量的机械变化,可以得出电流的相应变化的原理,传播声音,这叫做电容微音器。我们声带所发出的声音压力,振动了微音器的弹性薄膜。就引起电容器极片间距离改变,因此,电容也随着改变。在极片彼此靠近时电容增加电流变大,相反的情形电容变小,电流也变小,因此引起电流随声音振动的拍节而变化。
运用变化电容的原理,还可以构成其他新式的仪器。例如,有一种具有高度灵敏度的电容测微计,可以测量等于10\(^{-}\)10公分的位移;迅速测量细薄物品厚度的器械;另外,还可以用来测量液体的水平面等。
在电容器充电时,极片间就产生电场。电场的数值可以达到很高的强度。
如果在电容器极片间放入一种不传导电流的物质——介电质,并在极片上加上高频电压,那么就可以得到快速加热的奇妙方法。高频率的电场,很快的透入整个物品内部,使物质极快的变热。轻工业里时常这样使用同样的用法,在图书馆里可以处理受霉菌腐蚀的书籍。电容受电场强度的作用即行改变的原理又可以用来测试电压。
在电视发射管里,特别是在“分像电子管”——积聚电荷的管子里也使用特殊的微小电容器。通常在这些管子里有整块能够聚积电荷的物体,这种物体的表面是由能够积聚和保持电荷的无数微粒所组成的。分像电子管利用电子射线——弧光灯可以记录和重放出整个图片来。

只要从我们所介绍的这一些用途,就可以看到,电容器为科学和技术上的新事物创造者开避了极为广泛的道路。((苏联)Л·舒依斯基)(章燕翼译自苏联青年技术杂志1954年第8期)