教案：纯电容正弦交流电路

PAGE第45页共51页教案纸教案内容、过程教法时间分配纯电容正弦交流电路一、电容元件电容：是一种能够存放电荷的电器。电容器的分类：按结构材料可分有薄膜电容器、云母电容器、纸介电容器、金属化纸介电容器、电解电容器、瓷介电容器、钽电容器等。按电容量能否改变又可分为可变电容器和固定电容器。电容器的电容量的关系：或它们之间的换算关系为工程应用中常常把实际电容器理想化，忽略其电阻的作用，而作为理想的电容元件。当电容上的电压变化时，极板上的电荷q也随之变化，电荷的变化率就是连接电容的导线电流。则这个电流为：即电容上的电流与电压的变化率成正比，而与电压数值的大小无关。复习提问10`课题引入10`教案纸教案内容、过程教法时间分配当，电容器的充电过程；当，电容器的放电过程。若电容器上的电压不变化时，电容既没有充电，也没有放电，因此电容支路中一定无电流。当电压不随时间变化时，=0，电流i等于零，电容相当于开路，所以电容元件具有“隔直”作用。并联电容的等效电容等于各个电容之和，所以并联电容可以提高电容量。串联电容的等效电容的倒数等于各个串联电容的倒数之和，串联电容的等效电容小于每个电容，但是等效电容的耐压值增大了，应该注意电容小的分得的电压大。【例题】有“0.3微法、250伏”的三个电容器C1、C2、C3连接如图所示。试求等效电容，并问端口电压最大为多少？解：C2、C3并联，等效电容为C23=C2+C3=2C2=2×0.3=0.6μFC1与C23相串联，网络的等效电容为因为C1小于C23，所以＞，应保证不超过其耐压值250V。电容的充放电过程及电容的连接方式30`教案纸教案内容、过程教法时间分配结论：(1)、电容器在储存和释放电荷(即充放电)的过程中，必然在电路中引起电流。(2)、电容器两端的电压是随着电荷的储存和释放而变的。(3)、电容器具有能通过交变电流的作用。通常称这种性质为“隔直通交”。二、纯电容电路中电压和电流的关系纯电容电路：由介质损耗很小、绝缘电阻很大的电容器组成的交流电路，都可近似看成。1、电流与电压的相位关系因为，所以在纯电容电路的特点分析30`教案纸教案内容、过程教法时间分配设加在电容两端的正弦交流电压的初相为零，则电压和电流的瞬时值表达式为当=250V时所以端口电压不能超过电流与电压的频率关系由图可以看出，电流与电压的频率相同。电流与电压的数量关系和容抗电容器对交流电的阻碍作用称为容抗，用表示。容抗与电容量及电源的频率成反比，即显然，当频率一定时，在同样电压作用下，容量越大的电容器所储存的电量就越多，线路中的电流也就越大，因此电容器对电流的阻力也就越小；当外加电压和电容量一定时，电源频率越高时电容器充放电的速度越快，单位时间内电荷移动的数量也越多，则线路中的电流也越大，所以电容器对电流的阻力就越小。纯电容电路中电压、电流和容抗三者的数量关系仍符合欧姆定律，即:容抗的分析及计算25`教案纸教案内容、过程教法时间分配三、纯电容电路中的功率采用与纯电感电路相似的办法，可求得纯电容电路的瞬时功率的解析式为由瞬时功率的波形看出，纯电容电路的平均功率为零。电容器与电源间进行着能量的交换，在第一与第三个1/4周期内，电容吸取电源能量并以电场能的形式储存起来；第二与第四个1/4周期内，电容器又向电源释放能量。瞬时功率的最大值被定义为电路的无功功率，用以表示电容器与电源交换能量的规模。无功功率的数学式为【例题】已知某纯电容电路两端的电压为V，电容量,试求：(1)写出电容电流的瞬时值表达式；(2)求电路的无功功率；（3）作电压和电流的矢量图。解：(1)因容抗电压有效值为U=220V则流过电容的电流有效值为因电流超前电压900，而电压的初相为30