平行板电容器工作过程特性研究

牛亚兰 宋业捌 申远昌 丁超 赵明

摘   要：提出基于模拟仿真的方法研究平行板电容器的工作过程，掌握其工作过程的动态特性。从有限元的基本理论出发，以有限元仿真软件为工具，建立平行板电容器模型，分析与研究了平行板电容器在充放电过程中电场、电压和电流的具体变化情况。研究结果表明，仿真结果能较好地模拟出平行板电容器两板间的场强和等势面、充放电过程的电压和电流的详细变化情况。该方法简单快捷，能将抽象的物理场转化为形象、可见的图形，可为电子和电力工业对电容器的开发和应用提供参考依据，同时可以为超级电容器的研发和应用提供技术支持。

关键词：平行板电容器;特性分析;有限元法

中图分类号：G633.7 文献标识码：A    文章编号：1003-6148（2022）2-0055-4

1    引  言

电容器是一种较为常见的电子元件，由于电容器在电子电路中起着调谐、旁路、耦合、滤波等重要的作用，所以是电路中必不可少的元器件之一[1]。随着电子信息技术的迅速发展，电子产品更新速度越来越快、更新周期越来越短，电容器需求量持续增高，进一步促进了电容器产业的发展[2]。为了适应市场的需求，研发和生产质量可靠的电容器，则需要对电容器的工作特性和主要参数等进行深入的研究和掌握。电容器在工作过程中，耐压和电流的参数直接影响到电容器的寿命，因此电容器的过电压保护引起了人们的关注[3]。此外，电容器充放电时能量传输和电场分布对于学生认识和掌握电容器的工作特性、增强对电容器知识的理解、促进学生实践科学探究活动和工程师对电容器的研发等具有重要意义[4]。……