项目三观察电容器的充放电现象.ppt

中等职业教育规划教材中等职业教育校企合作精品教材,电工技术基础与技能电子教案,河南省职业技术教育教学研究室编,项目三观察电容器的充放电现象,任务一认识电容器,任务二电容器的连接,任务三观察电容器的充放电现象,任务一认识电容器,一、电容器的结构特点及用途,任务一认识电容器,在两个正对的平行金属板中间夹上一层绝缘物质电介质，就组成一个最简单的电容器，叫做平行板电容器,任务一认识电容器,电容器的种类繁多，按电介质的不同可以分为纸介、云母、陶瓷、电解电容器等；按电容量是否可调，可以分为固定、可变电容器。电解电容器有正负极性之分，并在电容器上标明。,二、电容器的性能参数1.电容量,我们把电容器所带电荷量q与其端电压U的比值叫做电容器的电容量，简称电容。,如果用q表示电容极板上所带电荷量，用U表示电容器两极板间的电压，用C表示它的电容量，则有：,任务一认识电容器,电压的单位为伏特，电荷量的单位为库仑，电容量的单位为法拉，用F表示。在实际应用中，法拉这个单位太大，很少使用，通常采用小得多的单位，如：毫法（mF）微法（F）、纳法（nF）、皮法（PF）。单位之间的换算关系为：1F=1103mF=1106F1F=1103nF=1106PF,对于平板电容器，其电容量与极板面积S、极板间距离d和极板间介质的介电常数有关。平板电容器的表达式为：,2.额定工作电压和允许误差电容器的额定工作电压又称耐压值，是指在规定温度范围内，能保证电容器长期连续工作而不被击穿的最高工作电压。使用时若所加的电压大于额定电压值，将导致电容器被击穿或损坏。不同类别的电容器额定电压不同，通常都在电容器上直接标出。,任务一认识电容器,电容器的允许误差一般标注在外壳上，按照精度的不同分为1、2、5、10、20等五级（不包括极性电容器）。一般极性电容器的允许误差范围比较大，如：铝极性电容器的允许误差范围为20+100。,任务一认识电容器,三、电容器的标示方法,1.直标法直标法就是将电容量的标称容量和允许偏差等直接印在电容器外壳，如10F10V、47F25V等。若是零点零几，常把整数位的“0”省去，例如：某电容“.02”表示0.02F。另外，还有不标容量单位的直标法，它是用14位的数字表示电容量。当数字部分大于1时，单位为皮法（pF），当数字部分大于0小于1时，其单位为微法（F）。,2.色标法用三种色环表示电容量大小的标注方法为色标法，其颜色和识别方法与电阻色环表示法一样。,任务一认识电容器,任务一认识电容器,3.数字符号法将电容器的容量用数字和单位符号按一定规则进行标注的方法，称为数字符号法。符号前为电容容量的整数部分，符号后为电容容量的小数部分。用于标注的字母有四个：p、n、m、。如：5P6表示容量是5.6PF，2n2表示2.2nF，4m7表示4.7mF。,4.数码法一般用三位数表示容量大小的标注方法，称为数码法。前面两位数字为电容器标称容量的有效数字，第三位数字表示有效数字后面零的个数，对于非电解电容器，其单位为pF，而对电解电容器而言，单位为F，,任务一认识电容器,5.电容器容量单位的标注规则当电容器的容量大于100pF而又小于1F时，一般不标注单位，没有小数点的，其单位是pF，有小数点的容量单位是F，如：4700表示4700pF，0.22表示0.22F。当电容量大于10000pF时，可用F做单位，当电容小于10000pF时用pF做单位。,任务二电容器的连接,一、电容器的串联将几个电容器的电极首尾相接，连成一种无分支路的连接方式称为电容器的串联,（a）串联方式（b）等效电路,（1）电量关系,电压关系,电容关系,任务二电容器的连接,电容器串联后，每个电容器承受电压都小于外加总电压，所以当电容器的耐压值小于外加电压时，除可选用耐压值不低于外加电压的电容器外，还可采用电容器串联的方法来获得较高的耐压值。,可见当n个相同的电容器串联时，电容器组的总耐压值为单个电容器耐压的n倍，故采取电容器串联的形式可以提高总的耐压值。,二、电容器的并联把几个电容器的一个极板连接在一起，另一个极板也连在一起的连接方式叫做电容器的并联，,任务二电容器的连接,（a）并联方式（b）等效电路,（1）电量关系,电压关系,电容关系,任务二电容器的连接,并联电容器组的等效电容（总电容）等于各电容器的电容之和。电容器并联后相当于增大了极板的正对面积，所以其等效电容大于其中任何一个电容。,注意：电容器串联可提高耐压值，但容量减小，而电容器并联容量增大。实际应用中，通过并联电容器增大电容时，需要注意电容器的耐压问题。必须满足并联的任一电容器的耐压均不能小于外加的工作电压，否则该电容器会被击穿。如果将不同耐压值的电容器并联，那么，所加最大电压必须小于给定电容器中最小的耐压值。,任务三观察电容器的充放电现象,电容器作为一种储能元件，具有储存和释放电能的性质，表现为电容器的充、放电现象,一、电容器的充电过程,任务三观察电容器的充放电现象,在按下SB1开关的瞬间，电容器的极板与电源之间存在较大的电压差，充电电流较大，L1最亮。随着电容器极板电荷的积聚，两者间的电压差变小，电流也越来越小，L1逐渐变暗，最后熄灭。电流表A1上读数也由开始最大，然后逐渐减小，当两者之间电压差为零时，电流也为零，充电过程结束。此时，电容器两端电压Uc=Us,任务三观察电容器的充放电现象,二、电容器的放电过程,当断开开关SB1、按下开关SB2时，电容器脱离电源。此时，充电后的电容器相当于电源，与L2发光二极管、R2、A2电流表构成放电回路，形成放电电流。开始时电容器端电压为Us（最大），所以电流表A2上读数（放电电流）最大，L2最亮，随着电容器两极板正负电荷不断中和，两者间的电压差变小，电流也越来越小。当两者之间电压差为零时，电流也为零，放电过程结束。,任务三观察电容器的充放电现象,结论：当电容极板上所储存的电荷发生变化时，电路中就有电流流过；若电容器极板上所储存的电荷恒定不变，则电路中没有电流流