电子电工技术2-1

电工电子技术

教学课件

(模块2电容与电感)

丁卫民编单元1电容器和电容一、电容器及电容1.电容器构成任何两个导体之间用绝缘物质隔开就构成电容器。这两个导体叫做电容器的极板，它们之间的绝缘物质叫做介质，空气、纸、云母、油、塑料等都可以做电容器的绝缘介质。其结构如图：

2.平行板电容器及电容

（1）平板电容器：由两个相互靠近的平行金属板中间夹一层绝缘介质组成。

（2）电容：

当在电容器两个极板间加上电压时，电容器就会在两个极板上储存等量异号的电荷，两级间建立了电场，所以电容器是一个储存电荷、储存电场能量的电子元件。

实验指出，电容器极板上储存的电荷量的大小和两极间电压成正比，即

式中，C称为电容量，简称电容。是反映电容器储存电荷能力的参数。平板电容器的电容可由下式计算，即式中:C——电容，单位是法拉，符号为(F)；q—电极板上储存的电荷，单位是库仑(C)；

uC—电极板之间电压，单位是伏特(V)；

ε——绝缘介质的介电常数，和介质材料种类有关；

S——两金属极板的重叠面积，单位是平方米(m2)；

d——极板间的距离，单位是厘米(cm)。

（3）单位换算其中：法拉（F），微法（μF），皮法（pF）3.电容器的分类按结构分：固定电容器、可变电容器和半可变电容器。按介质分：纸介电容器、油浸电容器、金属化纸介电容器、陶瓷电容器、有机薄膜电容器、云母电容器、电解电容器等。各种电容器：

电容器的电路符号和文字符号：4.电容器的充电和放电（1）充电

如图，把电容器与电阻串联后，再接到端电压U为恒定值的电源两端，当把开关S从打开状态扳到A端时，电容器被充电。接通瞬间，电容器上无电荷，两端电压为零，这时充电电流最大，i=U/R。

随着充电不断进行，电容器两极板上的电荷不断聚集，电容器两端的电压就逐渐增高，而充电电流不断衰减。当电容器的端电压和电源的端电压相等时，充电电流衰减至零，到此充电便告结束。如图为充电过程中uc和i的变化曲线。

电容器在充电过程中，从电源处吸收电能，把它储藏在电容器的电场之中，它所储藏的能量为：（2）放电在电容器充电完毕后，如把开关S从A端迅速扳到B端，如图，此时电容器开始放电。同样，在电路刚接通的瞬间，放电电流最大。随着电容器两电极上的电荷不断减少，其两端的电位差就逐渐降低。最后放电完毕，放电电流便等于零。放电过程中uc和i的变化曲线，如图。电容器放电时，把充电时所储藏在电场中的能量释放出来转变为电阻上的热量。在放电过程中，电容器放出的能量为二、

电容元件

由以上讨论可知，电容器是一种能够储存能量的器件，这是电容器的基本电磁性能。但在实际中，电容器介质中还存在一定的介质损耗和漏电流。如果忽略电容器的这些次要性能，就可用一个代表其基本电磁性能的理想二端元件作为模型。电容元件就是实际电容器的理想化模型。

电容元件是一个理想的二端元件，如图所示为其图形符号。其中，+q和-q代表该元件正、负极板上的电荷量。若假定通过电容元件的电流参考方向与其两端电压u的参考方向一致（关联参考方向），如前图所示。则电容元件的电压与电流的伏安关系为

上式表明，电容元件的电流与其电压的变化率成正比。只有当元件的电压发生变化时，其中才会有电流。所以，直流电路中，电容元件相当于开路。

*电容元件是一种储能元件。三、电容器的检测1.固定电容器的检测（1）检测10pF以下的小电容因10pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电、内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R×10k挡，用两表笔分别任意接电容的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值(指针向右摆动)为零，则说明电容漏电损坏或内部击穿。（2）检测10PF～001μF固定电容器是否有充电现象，进而判断其好坏。万用表选用R×1k挡。用两只三极管（β值均为100以上）组成复合管。万用表的红和黑表笔分别与复合管的发射极e和集电极c相接。由于复合三极管的放大作用，把被测电容的充放电过程予以放大，使万用表指针摆幅度加大，从而便于观察。（3）对于001μF以上的固定电容，可用万用表的R×10k挡直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电，并可根据指针向右摆动的幅度大小估计出电容器的容量。2.电解电容器的检测

（1）因为电解电容的容量较一般固定电容大得多，所以，测量时，应针对不同容量选用合适的量程。一般情况下，1～47μF间的电容，可用R×1k挡测量，大于47μF的电容可用R×100挡测量。

（2）将万用表红表笔接负极，黑表笔接正极，在刚接触的瞬间，万用表指针即向右偏转较大偏度(对于同一电阻挡，容量越大，摆幅越大)，接着逐渐向左回转，直到停在某一位置。此时的阻值便是电解电容的正向漏电阻，此值略大于反向漏电阻。实际使用经验表明，电解电容的漏电阻一般应在几百kΩ以上，否则，将不能正常工作。在测试中，若正向、反向均无充电的现象，即表针不动，则说明容量消失或内部断路；如果所测阻值很小或为零，说明电容漏电大或已击穿损坏，不能再使用。（3）对于正、负极标志不明的电解电容器，可利用上述测量漏电阻的方法加以判别。即先任意测一下漏电阻，记住其大小，然后交换表笔再测出一个阻值。两次测量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极（4）使用万用表电阻挡，采用给电解电容进行正、反向充电的方法，根据指针向右摆动幅度的大小，可估测出电解电容的容量。3.可变电容器的检测

（1）用手轻轻旋动转轴，应感觉十分平滑，不应感觉有时松时紧甚至有卡滞现象。将载轴向前、后、上、下、左、右等各个方向推动时，转轴不应有松动的现象。（2）用一只手旋动转轴，另一只手轻摸动片组的外缘，不应感觉有任何松脱现象。转轴与动片之间接触不良的可变电容器，是不能再继续使用的。（3）将万用表置于R×10k挡，一只手将两个表笔分别接可变电容器的动片和定片的引出端，另一只手将转轴缓缓旋动几个来回，万用表指针都应在无穷大位置不动。在旋动转轴的过程中，如果指针有时指向零，说明动片和定片之间存在短路点；如果碰到某一角度，万用表读数不为无穷大而是出现一定阻值，说明可变电容器动片与定片之间存在漏电现象。如图：四、电容器的标注电容器的参数标注方法有直标法、文字符号法和色标法。1．直标法：直标法是将电容器的主要参数（标称电容量、额定电压及允许偏差）直接标注在电容器上，一般用于电容器或体积较大的无极性电容器。标称电容量的单有微法（μF）皮法（pF）。普通电容的允许误差有±5%、±10%、±20%和＞±20%等，精密电容器的允许偏差有+2%、±1%、±0.5%、±0.25%、±0.1%和±0.05%。额定电压有6.3V、10V、16V、25V、32V、50V、63V、100V、160V、250V、400V、450V、500V、630V、1000V、1200V。1500V、1600V、1800V、2000V等。国外电容器也有只标数字、不标单位的的直标法，或用R来表示小数点，或将小数点及其前面的零省略不标。2.文字符号法文字符号法是采用数字或字母数字混膈的方法来标注电容器的主要参数。（1）数字标注法

数字标注法一般是用3位数字表示电容器的容量。其中前两位数字为有效值数字，第三位数字为倍乘数（即表示有效值后有多少个0）。例如：102表示10×102pF=1000pF104表示10×104pF=0.1μF105表示10×105pF=1μF2．（2）字母与数字混合标注法

此标注方法是用2~4位数字表示有效值，用P、n、M、μ、G、m等字母表示有效数后面的量级。进口电容器在标注数值时不用小数点，而是将整数部分写在字母之前，将小数部分写在字母后面。例如：4p7表示4.7pF8n2表示8200pFM1表示0.1μF3m3表示3300μFG1表示100μF

3．色标法

色