大學(xué)物理5-4電容與電容器引言電容器的定義與原理電容器的基本特性電容器的應(yīng)用實驗與觀察總結(jié)與思考引言01電容與電容器是物理學(xué)中電學(xué)部分的重要概念，它們在電子工程、通信、能源等多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。電容是指容納電荷的能力，而電容器則是一個能夠儲存電荷的電子元件。本章節(jié)將介紹電容與電容器的基本原理、特性以及應(yīng)用。主題簡介掌握電容的概念及計算方法。了解電容器的種類和特性參數(shù)。理解電容器的工作原理及充放電過程。掌握電容器在電路中的作用和應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)電容器的定義與原理02由兩個相對的導(dǎo)體中間夾一層電介質(zhì)構(gòu)成的儲存電荷的物理元件。電容器電容電容器的分類描述電容器儲存電荷能力的物理量，用符號C表示。按電介質(zhì)不同可分為固定電容器、可變電容器和電解電容器等。030201電容器的定義

電容器的原理電容器原理當(dāng)電容器兩極板間有電壓時，由于電場作用，極板上的電荷發(fā)生移動，形成電場力，進(jìn)而在極板間產(chǎn)生電場能量。電場能量公式W=0.5CV^2，其中W為電場能量，C為電容，V為電壓。電容器儲能原理當(dāng)電壓升高時，電場能量增大，電容儲能增加；當(dāng)電壓降低時，電場能量減小，電容儲能減少。國際單位制中的電容單位，1法拉等于1庫侖每伏秒。法拉（F）1微法拉等于10^-6法拉，常用于表示小型電容器的電容值。微法拉（μF）1皮法拉等于10^-12法拉，常用于表示超小型電容器的電容值。皮法拉（pF）電容器的單位電容器的基本特性03通過外部電源將電荷從零值充至最大值，存儲在電容器中。充電過程電荷從最大值通過外部電路釋放至零值，釋放所存儲的能量。放電過程電容器的充放電過程多個電容器首尾相接，總電容減小，總電壓等于各電容器電壓之和。串聯(lián)多個電容器并排連接，總電容增大，總電流等于各電容器電流之和。并聯(lián)電容器的串并聯(lián)0102電容器的儲能電容器的儲能與電場能量密度密切相關(guān)，是衡量電容器儲能能力的重要參數(shù)。電容器的儲能公式：$W=frac{1}{2}CV^2$，其中C為電容器的電容，V為電容器兩端的電壓。電容器的應(yīng)用04電容器在電子設(shè)備中常用作濾波器，用于消除電源線上的干擾和噪聲，保證電子設(shè)備正常工作。濾波器在信號傳輸過程中，電容器常被用作耦合器，將信號從一路傳輸?shù)搅硪宦罚瑫r隔離直流成分。耦合器在振蕩電路中，電容器與電阻器、電感器等元件一起構(gòu)成振蕩器，用于產(chǎn)生特定頻率的信號或脈沖。定時器電子設(shè)備中的應(yīng)用無功補償裝置在電力系統(tǒng)中，電容器常被用作無功補償裝置，通過提供無功功率來平衡電網(wǎng)中的有功和無功功率。電力濾波器在電力系統(tǒng)中，電容器常被用作電力濾波器，濾除電網(wǎng)中的諧波和無功功率，提高供電質(zhì)量。高壓電容器在高壓直流輸電系統(tǒng)中，電容器被用作高壓電容器，用于儲存電能和提供無功功率。電力設(shè)備中的應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域，電容器常被用作心電圖、腦電圖等醫(yī)療設(shè)備的傳感器，用于檢測生物電信號。在測量領(lǐng)域，電容器被用作電容式傳感器，用于測量壓力、位移、液位等物理量。其他領(lǐng)域的應(yīng)用測量儀器醫(yī)療設(shè)備實驗與觀察05電容器的測量使用靜電計、電容器測試儀等設(shè)備，通過測量電容器兩端的電壓和電量，計算電容器的電容值。電容器的計算根據(jù)電容器兩端的電壓、電量和時間，利用公式C=Q/V計算電容器的電容值。電容器的測量與計算充電過程將電源接入電容器，觀察電容器兩端的電壓變化，以及電荷量的增加。放電過程將電容器通過電阻放電，觀察電容器兩端的電壓變化，以及電荷量的減少。電容器充放電的實驗觀察電容器串并聯(lián)的實驗觀察電容器串聯(lián)將多個電容器首尾相連，觀察總電容量的變化。根據(jù)公式C=1/C1+1/C2+…+1/Cn，總電容等于各電容器電容的倒數(shù)之和的倒數(shù)。電容器并聯(lián)將多個電容器并聯(lián)連接，觀察總電容量的變化。根據(jù)公式C=C1+C2+…+Cn，總電容等于各電容器電容的和。總結(jié)與思考06電容器的能量存儲電容器可以存儲電能，其能量密度與電容和電壓的平方成正比。電容的概念及定義電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，其大小與電容器兩極板間的距離、正對面積、介質(zhì)類型等有關(guān)。電容器的充放電過程電容器在充電過程中，電荷在電場力作用下聚集在電容器的一極板上，使極板上的電荷量增加；放電過程中，電荷離開極板，電流通過外電路做功。電容器的串并聯(lián)當(dāng)多個電容器串聯(lián)時，總電容的倒數(shù)等于各電容的倒數(shù)之和；當(dāng)多個電容器并聯(lián)時，總電容等于各電容之和。本章重點回顧如何理解電容的概念？如何理解電容器充放電過程中的能量轉(zhuǎn)化？思考題計算給定電容器的電容，以及在不同電壓下的電荷量和能量。習(xí)題思考題與習(xí)題進(jìn)一步學(xué)習(xí)建議01學(xué)習(xí)更深入的電容器和電容理論