可變電容器是一種具有可變電容值的電容器，這類電容器包括兩個板，而在這些板之間的區域可以簡單地調整以改變電容器的電容，其主要有兩種類型，分別是空氣電容器和微調電容器。

通常情況下，這些電容器特別用于LC電路以及收音機內的頻率調諧。在本文中，小編簡單介紹其中的一種類型，即空氣電容器的相關基礎內容。

基本概念

空氣電容器就是使用空氣作為電介質的電容器，該電容器可以設計為固定或可變電容形式。固定電容型不經常使用，因為有不同類型的固定電容器，其特性比它好的多，所以可變電容形式由于其簡單的結構而更頻繁地使用。

空氣電容器通常由兩組半圓形金屬板制成，金屬板通過空氣介電材料隔開。在這些金屬板中，一組是永久性的，另一組連接到軸上，允許操作員在需要時轉動組件以改變電容。當兩個金屬板之間的重疊較大時，電容較高。因此，當兩組金屬板之間的重疊最大時，達到最高電容條件，而一旦沒有重疊，則達到最低電容條件。為了更好的電容控制、更精細的調整和更高的精度，使用了減速齒輪機構。

此外，空氣電容器的電容值很小，范圍為100pF–1nF，而工作電壓范圍為10至1000V。電介質的擊穿電壓較小，因此電容器內部的電擊穿會發生變化，從而導致空氣電容器的工作不良。

結構和工作原理

像空氣電容器這樣的可調節電容器包括一系列半圓形、旋轉的鋁板，這些鋁板位于中心軸的頂部，布置在一組等距的固定鋁板之間。該電容器的中心有一個鉆孔，用于通過控制棒。為了控制該棒，連接交替的圓盤以使其自由穿過其他圓盤，這意味著圓盤組被有效地分成兩組，共同形成電容器的兩個極板區域。

一旦電容器盤呈半圓形，然后轉動移動組，就會使兩組重疊的量變為整個盤區。當該電容器的電容量取決于其整個極板面積時，該面積內的變化會引起元件電容的等效變化，因此允許使用者隨意修改元件的值。

動鋁板轉動時，動靜板的重疊量發生變化。這些板組之間的空氣就像一種有效的電介質，使這些組彼此絕緣。當電容器的電容取決于極板的相互尺寸時，這種調整只允許調整空氣電容器的值。

應用電路

簡單的空氣電容電路如下圖所示。該電容器使用空氣作為電介質，它是通過使用兩個金屬化箔或金屬板設計的，彼此之間有一定的距離平行連接。電容器將能量以電荷形式存儲在板上。

一旦將電壓施加到空氣電容器以測量兩個板上的電荷，則“Q”電荷與“V”電壓的比率將為電容器提供電容值，公式為：C=Q/V。當然，這個公式也可以寫成提供測量兩個板上電荷量的公式，即：Q=CxV。

一旦向電容器提供電流，它就會充電，因此靜電場將變得非常強，因為它在兩個極板之間存儲了更多的能量。同樣，當電流流出空氣電容器時，這兩個極板之間的電位差會減小，當電能離開極板時，靜電場會減小。因此，電容是電容器的特性之一，電容器用于以靜電場形式在其兩個板上存儲電荷。

關于介電常數

介電常數可以定義為每種材料的屬性，它是用于測量針對電場形成提供的電阻的介質，用希臘字母“?”(epsilon)表示，其單位是F/m或法拉每米。

現在考慮一個電容器，它包括兩個相隔距離“d”的極板，則在這兩個極板之間使用像空氣這樣的電介質。在電容器的兩個極板之間，存在形成電偶極矩的分子。電偶極子是指一對相反且相等的電荷。例如，一個分子的一端帶正電荷，另一端帶負電荷，它們之間有一定距離，如下圖所示：

在下圖中，分子通常在電容器極板內隨機排列。一旦在外部對這些極板施加電場，電容器內的分子就會以一種更好的方式自行排列，這就是所謂的極化率。因此，它們的偶極矩會產生自己的電場。該電場與外部施加的電場相反，因此它變得像兩個保持相互抵抗的磁鐵的同極。

當分子排成一行或極化更多時，它們會抵抗外部電場，這就是我們所說的介電常數。在這里，介電常數測量材料或介質對外部電場的電阻。

如果介質的介電常數較高，則該介質的分子極化更好，因此它們對外部電場的抵抗力更大。同樣，如果介質的介電常數較低，則分子極化較弱，因此它們對外部電場的抵抗力較小。

介電常數不是恒定的，因此它會隨著溫度、濕度、介質類型、場頻率、電場強度等不同因素而變化。

介電常數在確定電容器的電容方面起著重要作用。因此，平行板電容器的電容由下式計算：

C = ε x A/d

其中：'A' 是單個板的面積、“d”是兩個電容器極板之間的距離、'?' 是電容器兩塊板之間的介質的介電常數。

如果你仔細觀察下圖兩個電容器，介電常數會明顯影響電容器的電容。在以下兩個電容器中，左側電容器中使用的電介質是空氣。因此，該空氣電容器的相對介電常數略大于1，即1.0006。

類似地，在第二個電容器(右側)中，使用的電介質是玻璃。因此該電容器的介電常數約為4.9至7.5。因此，與空氣電容器相比，具有玻璃介質的電容器具有較高的介電常數。

因此，具有較小介電常數的材料將提供較小的電容，而具有較高介電常數的材料將提供高電容。因此，介電常數在決定電容值中起主要作用。

主要特征

空氣電容器的特性包括以下幾個方面內容：

它是無極性的，這意味著這些電容器可以安全地用于交流應用中，直到不超過最高電壓額定值。

這些電容器具有介于100pF和1nF之間的小電容。

最大工作電壓主要取決于電容器的物理尺寸。

高工作電壓需要兩個板之間的空間足以避免空氣的電擊穿。

空氣的介電強度低于許多其他材料，這使得這些電容器不適用于高電壓。

優缺點

空氣電容器的優點包括以下幾點內容：

它具有較少的泄漏電流，這意味著該電容器內的工作損耗最小，特別是在濕度不高的情況下。

絕緣電阻高。

穩定性好。

擊穿電壓較低。

耗散因數低。

空氣電容器的缺點包括以下幾點內容：

尺寸相對較大。

具有較小的電容。

價格比較昂貴。

與其他電容器相比，占用更多空間。

主要應用

空氣電容器的應用包括以下幾方面內容：

通常用于需要改變電容的諧振LC電路。

應用電路包括無線電調諧器、混頻器和天線調諧器的阻抗匹配組件。

這些通常用于需要可調節電容的地方，例如諧振電路。

該電容器用于調諧無線電電路以及需要較少損耗的電路。

總結

以上就是關于空氣電容器工作原理、介電常數以及應用電路等相關內容內容介紹。一般情況下，空氣電容器由鋁制成，所以在非常強的磁場中也能很好的工作。

需要注意的是，空氣電容器是非極性的，這意味著可以安全地使用空氣電容器而不考慮DC極性，這在一些應用中是有非常有用的。只要不超過最大額定電壓，它們就可安全用于交流應用。