電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電容演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)周紹敏電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能電容目前二頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)4電容教學(xué)重點(diǎn)理解電容器的充、放電過(guò)程。1.

理解電容的概念及其計(jì)算。

2.掌握電容器串、并聯(lián)的性質(zhì)及等效電容的計(jì)算。3.理解電容器充、放電過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律及有關(guān)計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)目前三頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)4電容4.1電容器和電容4.2電容器的連接4.3電容器的充電和放電4.4電容器中的電場(chǎng)能量單元小結(jié)目前四頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)4.1電容器和電容一、電容器二、電容三、平行板電容器的電容四、說(shuō)明目前五頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)1．結(jié)構(gòu)：兩個(gè)彼此靠近又相互絕緣的導(dǎo)體，就構(gòu)成了一只電容器。這對(duì)導(dǎo)體稱(chēng)為電容器的兩個(gè)極板。2．種類(lèi)：電容器按其電容量是否可變，可分為固定電容器和可變電容器，可變電容器還包括半可變電容器。它們?cè)陔娐分械姆?hào)參見(jiàn)表4-1。一、電容器表4-1電容器在電路中的符號(hào)

圖形符號(hào)雙連可變電容器可變電容器半可變電容器電解電容器電容器名稱(chēng)目前六頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)固定電容器的電容量是固定不變的，它的性能和用途與兩極板間的介質(zhì)有關(guān)。一般常用的介質(zhì)有云母、陶瓷、金屬氧化膜、紙介質(zhì)、鋁電解質(zhì)等。電解電容器是有正、負(fù)極之分的，使用時(shí)不可將極性接反或接到交流電路中，否則會(huì)將電解電容器擊穿。電容量在一定范圍內(nèi)可調(diào)的電容器稱(chēng)為可變電容器。半可變電容器又稱(chēng)為微調(diào)電容。目前七頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)常用的電容器如圖4-1所示。圖4-1常用電容器

目前八頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)3．作用：電容器是儲(chǔ)存和容納電荷的裝置，也是儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的裝置。電容器每個(gè)極板上所儲(chǔ)存的電荷的量稱(chēng)為電容器的電荷量。將電容器兩極板分別接到電源的正、負(fù)極上，使電容器兩極板分別帶上等量異種電荷，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為電容器的充電過(guò)程。電容器充電后，極板間有電場(chǎng)和電壓。用一根導(dǎo)線將電容器兩極板相連，兩極板上正、負(fù)電荷中和，電容器失去電荷量，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為電容器的放電過(guò)程。

目前九頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)4．平行板電容器：由兩塊相互平行、靠得很近、彼此絕緣的金屬板所組成的電容器，稱(chēng)為平行板電容器。它是一種最簡(jiǎn)單的電容器。圖4-2給出了平行板電容器的示意圖。圖4-2平行板電容器目前十頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)1．電容C：如圖4-2所示，當(dāng)電容器極板上所帶的電荷量Q增加或減少時(shí)，兩極板間的電壓U也隨之增加或減少，但Q與U的比值是一個(gè)恒量，不同的電容器，Q/U的值不同。電容反映了電容器儲(chǔ)存電荷能力的大小，它只與電容器本身的性質(zhì)有關(guān)，與電容器所帶的電荷量及電容器兩極板間的電壓無(wú)關(guān)。電容器所帶電荷量與兩極板間電壓之比，稱(chēng)為電容器的電容二、電容圖4-2平行板電容器

2．單位：電容的單位有F(法)、F(微法)、pF

(皮法)，它們之間的關(guān)系為1F=106

F=1012pF目前十一頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)圖4-2所示的平行板電容器的電容C，與介電常數(shù)

成正比，與兩極板的正對(duì)面積S成正比，與極板間的距離d成反比，即式中，介電常數(shù)

由介質(zhì)的性質(zhì)決定，單位是F/m。真空介電常數(shù)為某種介質(zhì)的介電常數(shù)

與真空介電常數(shù)

0之比，稱(chēng)為該介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，用

r表示，即三、平行板電容器的電容

r=

/

0

0

8.861012F/m圖4-2平行板電容器目前十二頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)表4-2給出了幾種常用介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。表4-2幾種常用介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)

2.28.56~6.57~8.511.6聚苯乙烯三氧化二鋁無(wú)線電瓷超高頻瓷五氧化二鉭4.21.03.535807.0石英空氣硬橡膠酒精純水云母相對(duì)介電常數(shù)/(F/m)介質(zhì)名稱(chēng)相對(duì)介電常數(shù)/(F/m)介質(zhì)名稱(chēng)目前十三頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)1．電容是電容器的固有特性，它只與兩極板正對(duì)面積、板間距離及極板間的介質(zhì)有關(guān)，與電容器是否帶電、帶電多少無(wú)關(guān)。2．任何兩個(gè)導(dǎo)體之間都存在電容。3．電容器存在耐壓值，當(dāng)加在電容器兩極板間的電壓大于它的額定電壓時(shí)，電容器將被擊穿。四、說(shuō)明目前十四頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)【例4-1】將一個(gè)電容為6.8F的電容器接到電動(dòng)勢(shì)為1000V的直流電源上，充電結(jié)束后，求電容器極板上所帶的電荷量。解：

根據(jù)電容定義式

，則

Q=CU=（6.8106

1000）C

=0.0068C

目前十五頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)【例4-2】有一真空電容器，其電容是8.2F，其間充滿云母介質(zhì)，將兩極板間距離增大一倍后，求云母電容器的電容。解：查表4-2可知云母的相對(duì)介電常數(shù)

r=7，則真空電容器的電容云母電容器的電容比較兩式可得目前十六頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)4.2電容器的連接

一、電容器的串聯(lián)二、電容器的并聯(lián)目前十七頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)把幾個(gè)電容器首尾相接連成一個(gè)無(wú)分支的電路，稱(chēng)為電容器的串聯(lián)，如圖4-3所示。

一、電容器的串聯(lián)圖4-3電容器的串聯(lián)

目前十八頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)串聯(lián)時(shí)每個(gè)極板上的電荷量都是q。設(shè)每個(gè)電容器的電容分別為C1、C2、C3，電壓分別為U1、U2、U3，則總電壓U等于各個(gè)電容器上的電壓之和，所以

設(shè)串聯(lián)總電容(等效電容)為

C，則由，可得即串聯(lián)電容器總電容的倒數(shù)等于各電容器電容的倒數(shù)之和。

目前十九頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)【例4-3】如圖4-3中，C1=C2=C3=C0=200F，額定工作電壓為50V，電源電壓U=120V，求這組串聯(lián)電容器的等效電容是多大？每只電容器兩端的電壓是多大？在此電壓下工作是否安全？

圖4-3電容器的串聯(lián)

目前二十頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)解：三只電容串聯(lián)后的等效電容每只電容器上所帶的電荷量每只電容器上的電壓電容器上的電壓小于它的額定工作電壓，因此電容器在這種情況下工作是安全的。目前二十一頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)【例4-4】現(xiàn)有兩只電容器，其中一只電容器的電容C1=2F，額定工作電壓為160V，另一只電容器的電容C2=10F，額定工作電壓為250V，若將這兩只電容器串聯(lián)起來(lái)，接在300V的直流電源上，如圖4-4所示，問(wèn)每只電容器上的電壓是多少？這樣使用是否安全？

圖4-4例題4-4圖

目前二十二頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)解：兩只電容器串聯(lián)后的等效電容為各電容的電荷量各電容器上的電壓目前二十三頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)由于電容器C1的額定工作電壓是160V，而實(shí)際加在它上面的電壓是250V，遠(yuǎn)大于它的額定工作電壓，所以電容器C1可能會(huì)被擊穿；當(dāng)C1被擊穿后，300V的電壓將全部加在C2上，這一電壓也大于它的額定工作電壓，因而也可能被擊穿。由此可見(jiàn)，這樣使用是不安全的。本題中，每只電容器允許充入的電荷量為了使C1上的電荷量不超過(guò)3.2104C，外加總電壓應(yīng)不超過(guò)電容不等的電容器串聯(lián)使用時(shí)，每只電容器上分配的電壓與其電容成反比。

目前二十四頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)如圖4-5所示，把幾只電容器的一端連在一起，另一端也連在一起的連接方式，稱(chēng)為電容器的并聯(lián)。二、電容器的并聯(lián)圖4-5電容器的并聯(lián)

目前二十五頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)電容器并聯(lián)時(shí)，加在每個(gè)電容器上的電壓都相等。設(shè)電容器的電容分別為C1、C2、C3，所帶的電荷量分別為q1、q2、q3，則電容器組儲(chǔ)存的總電荷量q等于各個(gè)電容器所帶電荷量之和，即設(shè)并聯(lián)電容器的總電容(等效電容)為C，由q=CU，得即并聯(lián)電容器的總電容等于各個(gè)電容器的電容之和。

目前二十六頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)【例4-5】電容器A的電容為10F，充電后電壓為30V，電容器B的電容為20F，充電后電壓為15V，把它們并聯(lián)在一起，其電壓是多少？解：電容器A、B連接前的帶電荷量分別連接后的共同電壓并聯(lián)后的總電容它們的總電荷量目前二十七頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)4.3電容器的充電和放電一、電容器的充電二、電容器的放電三、電容器充、放電電流四、電容器質(zhì)量的判別目前二十八頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)充電過(guò)程中，隨著電容器兩極板上所帶的電荷量的增加，電容器兩端電壓逐漸增大，充電電流逐漸減小，當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電流為零，電容器兩端電壓

一、電容器的充電UC=E目前二十九頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)放電過(guò)程中，隨著電容器極板上電荷量的減少，電容器兩端電壓逐漸減小，放電電流也逐漸減小直至為零，此時(shí)放電過(guò)程結(jié)束。由，可得。所以需要說(shuō)明的是，電路中的電流是由于電容器充、放電形成的，并非電荷直接通過(guò)了介質(zhì)。二、電容器的放電三、電容器充、放電電流充放電過(guò)程中，電容器極板上儲(chǔ)存的電荷發(fā)生了變化，電路中有電流產(chǎn)生。其電流大小為目前三十頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)利用電容器的充、放電作用，可用萬(wàn)用表的電阻擋來(lái)判別較大容量電容器的質(zhì)量。將萬(wàn)用表的表棒分別與電容器的兩端接觸，若指針偏轉(zhuǎn)后又很快回到接近于起始位置的地方，則說(shuō)明電容器的質(zhì)量很好，漏電很??；若指針回不到起始位置，停在標(biāo)度盤(pán)某處，說(shuō)明電容器漏電嚴(yán)重，這時(shí)指針?biāo)柑幍碾娮钄?shù)值即表示該電容的漏電阻值；若指針偏轉(zhuǎn)到零歐位置后不再回去，說(shuō)明電容器內(nèi)部短路；若指針根本不偏轉(zhuǎn)，則說(shuō)明電容器內(nèi)部可能斷路。四、電容器質(zhì)量的判別目前三十一頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)第四節(jié)電容器中的電場(chǎng)能量一、電容器中的電場(chǎng)能量二、電容器在電路中的作用目前三十二頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)1．能量來(lái)源電容器在充電過(guò)程中，兩極板上有電荷積累，極板間形成電場(chǎng)。電場(chǎng)具有能量，此能量是從電源吸收過(guò)來(lái)儲(chǔ)存在電容器中的。2．儲(chǔ)能大小的計(jì)算電容器充電時(shí)，極板上的電荷量q逐漸增加，兩板間電壓uC也在逐漸增加，電壓與電荷量成正比，即q=CuC，如圖4-6所示。一、電容器中的電場(chǎng)能量圖4-6uC－q關(guān)系目前三十三頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)把充入電容器的總電荷量q分成許多小等份，每一等份的電荷量為q表示在某個(gè)很短的時(shí)間內(nèi)電容器極板上增加的電荷量，在這段時(shí)間內(nèi)，可認(rèn)為電容器兩端的電壓為UC

，此時(shí)電源運(yùn)送電荷做功為即為這段時(shí)間內(nèi)電容器所儲(chǔ)存的能量增加的數(shù)值。目前三十四頁(yè)\總數(shù)三十九頁(yè)\編于四點(diǎn)式中，電容C的單位為F，電壓UC

的單位為V，電荷量q的單位為C，能量的單位為J。電容器中儲(chǔ)存的能量與電容器的電容成正比，與電容器兩極板間電壓的平方成正比。當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電容器兩極板間的電壓達(dá)到穩(wěn)定值UC，此時(shí)，電容器所儲(chǔ)存的電場(chǎng)