第2章電容電路

主要內(nèi)容：

電容器的概念、結構及特點，電容器充放電過程，矩形脈沖作用下的RC電路，正弦交流電作用下的RC電路教學重點：RC電路教學難點：交流電流作用下的RC電路2.1電容器2.2矩形脈沖作用下的RC電路

2.3正弦交流電作用下的RC電路2.1電容器

電容器由絕緣材料隔開的兩個導體組成，導體稱極板，從導體上引出的導線稱電極，絕緣材料稱電介質。如圖所示

2.1.1電容器的結構及特點1.固定電容器（1）電解電容器（2）瓷介電容器（3）有機薄膜介質電容器①滌綸電容器②聚丙烯電容器③聚苯乙烯電容器④聚四氟乙烯電容器（4）金屬化紙介電容器（5）貼片電容器2.可變電容器（1）調諧電容器（2）微調電容器2.1.2電容器的參數(shù)1.標稱容量和允許誤差（1）標稱容量：標稱電容量指電容器上標注的電容量電容量的基本單位是法拉（簡稱法），用符號“F”表示其他單位有微法（μF）、納法（nF）、皮法（pF）換算關系：1F＝1000000μF1μF＝1000nF1nF＝1000pF（2）允許誤差：按其精度等級一般分為五級

精度等級允許誤差符號01±1%F02±2%GⅠ±5%JⅡ±10%KⅢ±20%M2.額定工作電壓電容器的額定工作電壓又稱電容器的耐壓，指電容器能長期工作而電介質不損壞的直流電壓數(shù)值。3.絕緣電阻電容器兩極之間的電阻稱絕緣電阻，又稱漏電電阻，大小是額定工作電壓下的直流電壓與通過電容器的漏電流的比值。絕緣電阻越小，漏電越嚴重。4.介質損耗電容器在電場作用下消耗的能量，通常用損耗功率和電容器的無功功率之比，即損耗角的正切值表示。損耗角越大，電容器的損耗越大，損耗角大的電容不適于高頻情況下工作。2.1.3電容器的型號和標號1.電容器的型號：表2-22.電容器的標號電容器的標稱容量、允許誤差（精度等級）可用數(shù)字、字母或色碼在電容器上標明，標注方法與電阻器相同3.電容器的選擇電容器有多種類型，實際應用中應根據(jù)電路的具體要求確定選用哪種類型的電容器。所選電容器的主要參數(shù)（容量、耐壓、精度、絕緣電阻等）要滿足電路的要求，電容器的外形尺寸也要符合電路的要求。返回第一部分第二部分第三部分第四部分字母意義字母意義數(shù)字或字母意義序號瓷介電容器云母電容器有機電容器電解電容器用數(shù)字表示序號，以區(qū)分電容器外形尺寸、標稱容量、耐壓、允許誤差等。C電容器B聚苯乙烯等非極性有機薄膜（常在“B”后再加字母區(qū)分具體材料，如“BB”為聚丙烯）1圓形非密封非密封箔式2管形非密封非密封箔式3疊片密封密封燒結粉非固體4獨石密封密封燒結粉固體L滌綸等極性有機薄膜（常在“L”后再加字母區(qū)分具體材料，如“LS”為聚碳酸酯）5穿心穿心6支柱等7無極性8高壓高壓高壓C高頻瓷介9特殊特殊T低頻瓷介T疊片D鋁電解W微調A鉭電解J金屬化J金屬化紙介G高功率Y云母Y高壓返回2.2矩形脈沖作用下的RC電路

2.2.1電容器的充電和放電1.電容器的充電（1）充電電路（2）充電過程a.充電過程中，電路中有電流流過，但此電流并不是通過電容器兩極板之間的電介質（絕緣材料），而是電容器上下兩個極板上積累有正負電荷，正負電荷的定向移動形成了電流；b.充電一開始，充電電流ic最大，電容器兩端電壓uc=0；c.隨著電容器極板上電荷的積累，電容器兩端電壓uc逐漸增大，電路中充電電流ic逐漸減小；d.當充電結束時，電容器電壓uc趨向電源電壓E，電路中充電電流ic趨向0。e.電壓按指數(shù)規(guī)律上升，電流按指數(shù)規(guī)律下降

2.電容器的放電（1）放電電路（2）放電過程a.放電過程中，電路中也有電流流過，但此電流也不是通過電容器兩極板之間的電介質（絕緣材料），而是電容器上下兩個極板上釋放正負電荷，正負電荷的定向移動形成了電流；b.放電一開始，放電電流ic最小，電容器兩端電壓uc=E；c.隨著電容器極板上電荷的減少，電容器兩端電壓uc逐漸減小，電路中充電電流ic逐漸增大；d.當充電結束時，電容器電壓uc趨向0，電路中充電電流ic趨向。e.電壓按指數(shù)規(guī)律下降，電流按指數(shù)規(guī)律上升。3.時間常數(shù)（1）定義：電容器充電時，電容電壓從0開始到所提供電源電壓的63.2%所需要的時間；或電容器放電時，電容電壓降到36.8%所需要的時間（2）時間常數(shù)（τ）是用來衡量電容器充、放電的快慢（3）計算公式：

τ＝RC

τ——單位為秒（s）；R——電容器兩端的（等效）電阻值，單位為歐（Ω）；C——電容器的電容量，單位為法（F）2.2.2微分電路1.微分電路的組成電路中元件參數(shù)滿足：τ<to

2.電路的工作過程（1）t<t1期間：ui＝0，uo＝0；（2）t＝t1時：ui＝E，uC＝0，uo＝E；電容器C開始充電，充電很快

（3）t1<t<t2期間：ui＝E，uC＝E，uo＝0；（4）t＝t2時：ui＝0，uC＝E，uo＝－E；電容器C開始放電，放電很快

（5）t>t2期間：ui＝0，uo＝0。2.2.3積分電路1.積分電路的組成電路中元件參數(shù)滿足：τ<5to2.電路的工作過程（1）t<t1期間：ui＝0，uo＝0；（2）t＝t1時：ui＝E，uC＝0，uo＝0；電容器C開始充電，充電很慢

（3）t1<t<t2期間：ui＝E，電容電壓uC緩慢升高，輸出電壓uo按近似線性上升；（4）t＝t2時：ui＝0，電容電壓uC遠沒有達到E，電容器C從實際充得的電壓開始放電，放電很慢；

（5）t>t2期間：ui＝0，uo按近似線性下降到0。2.2.4電容器的串、并聯(lián)1.電容器的串聯(lián)（1）每個電容器容量的倒數(shù)和等于總容量的倒數(shù)，與電阻并聯(lián)類似

（2）每個電容器兩端的電壓之和等于電路的總電壓，其中電容量最小的電容器承受的電壓最大2.電容器的并聯(lián)（1）每個電容器容量的和等于總容量，與電阻串聯(lián)類似

（2）每個電容器兩端的電壓相等

返回2.3正弦交流電作用下的RC電路2.3.1電容電壓與電流的關系1.電容的容抗（1）概念：電容反抗（阻礙）電源電壓的變化，反抗作用的大小用容抗來衡量。電容的容抗用符號XC表示，單位為歐（Ω）（2）公式：2.電壓與電流的大小關系：3.電壓與電流的相位關系：當電容電流達到最大值時，電容兩端電壓為0；當電容兩端電壓達到最大值時，電容電流也為0。電容兩端電壓與電容電流的相位關系可歸納為：電容電流超前電容兩端電壓90°。4.電容的功率（1）波形圖：（2）無功功率：①定義：電容電壓有效值與電流有效值的乘積，用QC表示，單位是乏（Var）用率來衡量電容與電源之間電能交換的規(guī)模②公式：2.3.2電容性電路的應用1.RC濾波電路（1）低通濾波器（2）高通濾波器2.RC耦合電路3.RC移相電路（1）超前移相電路（2）滯后移相電路（3）多級移相電路4.RC選頻網(wǎng)絡電路元件的參數(shù)滿足R1C1＝R2C