电工基础 课件 模块3 电容的连接

电工基础模块三电容的连接

第二节电容器的连接

第一节

电容的基本概念

第三节电容器的应用

第四节电容器的检测第一节

电容的基本概念一、电容器

彼此靠近而又互相绝缘的两个导体，构成一个电容器，电容器简称电容。这两个导体分别聚集正电荷和负电荷，称为电容器的两个极。

一个最简单的电容器，是由两块靠得很近而又互相绝缘的平行金属板构成，这两块金属板就称电容器的两个极板。

如下图所示，将一个不带电的电容器与一个电源相连接，就是给电容器充电。充电时，与电源正极相连接的极板不断聚集正电荷，与电原负极相连接的极板不断聚集负电荷，两极板间的电压不断增大。充电结束时，电容器两极板间的电压与电源端电压相等。

由此可知，直流电不能通过电容器，电容器具有隔断直流电

的作用，即通常所说的“隔直”作用。因为给电容器充电时，电容器两极板聚集电荷，即俗称将电装起来。它没有消耗电能，而是将电能储存起来，所以电容器是储能元件。

用导体将带电的电容器的两块极板相连接，则两块极板上聚集的正、负电荷会互相中和，从而使电容器不带电，这个过程称放电。电容器的放电速度比充电速度快。可利用这个特性来判定电容器的质量。一、表征电容的物理量1、电容、电量、电压

电容器两极板聚集的电荷数越多，电量则越大，两极板间的电压也越高。同一个电容器，电量与电压的比值是一个恒量；不同的电容器，这个比值是不同的。所以，电容器所带的电荷量与它两极板间的电压的比值，称为电容器的电容。电容用C表示，电量用q表示，电压用U表示，故有

式中，q、U、C的单位分别是：库仑(C)、伏特(V)、法拉(F)。比法拉小的单位有微法(μF)和皮法(PF)，它们之间的进率是百万倍。即1法拉(F)=106微法(μF)；

1微法=106皮法(PF)。

此式也可称电容的定义式，不能说：C与q成正比，C与U成反比。因为一个电容器一生产出来，其电容(C)就己确定了，与其是否带电(q)无关。只不过是带电越多(q值越大)，极板间的电压(U)也越大。2.平行板电容器

聚集正、负电荷的两个电极是由互相平行的两块金属板构成的电容器，称平行板电容器。我们常用的电容器，一般都是平行板电容器平行板电容器的电容，与电量和电压无关，只与极板的正对面积(S)、两极板间的距离(d)、极板间所充的绝缘材料(介电常数ε)等因数有关。由实验可知：平行板电容器的电容，跟绝缘材料的介电常数（ε）成正比，跟两极板的正对面积成正比，跟两极板间的距离成反比。即

式中，ε、S、d、C的单位分别是：法拉/米(F/m)、平方米(m2)、米(m)、法拉(F）。此式也可称电容的计算式，它反映了决定一个电容器的电容的三个因素：绝缘材料、正对面积和极板距离。

电容器两极板间的绝缘材料也称电介质，电介质的介电常数(ε)由介质的性质决定。其中，真空的介电常数(ε0

)是一个常数，即ε0=8.86X10-12

(法拉/米)

任一绝缘体的介电常数ε与真空介电常数ε0的比值，称相对介电常数εr。即

我们常用的绝缘材料，给出的都是相对介电常数的大小。如：空气1，石英4.2，硬橡胶3.5，酒精35，纯水80，云母7，超高频瓷7～8.5等。绝缘材料的介电常数，等于相对介电常数与真空介电常数的乘积。即

电容是电容器的固有特性，电容器是否带电或带电多少，都不会改变电容。但改变两极板的正对面积、或改变两极板间的距离、或改变极板间的绝缘材料，都会改变电容。我们常说的可调电容，粗调就是调节两极板的正对面积，微调就是调节两极板间的距离。

电容经常存在我们身边，例如，两根传输线之间，每根传输线与大地之间，都是被空气介质隔开的，所以，也都存在着电容。一般情况下，这个电容值很小，它的作用可以忽略不计。但是，如果传输线很长，或所传输的信号频率很高时，就必须考虑这一电容的作用。在电子仪器中，导线和仪器的金属外壳之间也存在电容。上述的这些电容叫分布电容，会给传输线路或仪器设备的正常工作带来干扰。第二节

电容的连接一、电容器的串联

1.电容器串联的定义

把几个电容器的极板首尾相接，连成一个无分支电路的连接方式，称电容器的串联。如下图所示，是三个电容器的串联。

2.串联电容器电路的特点

电容器串联后，它的电量、电压、电容之间的关系为：(1)电量相等。串联的各个电容器所带的电量相等。即q=q1=q2=q3(2)电压相加。总电压等于各电容器的电压之和。即U=U1+U2+U3(3)电容倒数和。总电容的倒数等于各电容的倒数之和。即

电容器串联之后，相当于增大了两极板间的距离，因此，总电容小于每一个电容器的电容。3.电容器串联的应用当一个电容器的耐压不能满足电路要求时，可将多个电容器串联起来使用。串联后，电容大的电容器分配的电压小，电容小的电容器分配的电压大。二、电容器的并联1.电容器并联的定义把多个电容器的正极接在一起，负极也接在一起，称为电容器的并联。如下图所示，是将三个电容器并接在电源E两端(电源向外输出电压为U)。2.并联电容器电路的特点电容器并联后，它的电量、电压、电容之间的关系是：(1)电量相加。多个电容器并联后的总电量等于各电容器所带电量之和。即q=q1+q2+q3(2)电压相等。各并联电容器两端的电压相等，且等于电源端电压。即U=U1=U2=U3

在电容器并联电路中，每个电容器承受的外加电压都等于电源电压，所以，电容器的耐压应大于电源电压。否则，一个电容器被击穿，整个并联电容电路所有的电容器都会被击穿。(3)电容相加。多个电容并联后的总电容等于各电容之和。即C=C1+C2+C3

电容器并联之后，相当于增大了两极板间的面积，因此，总电容大于每个电容器的电容。将n个电容都为C0的电容器并联后，其总电容为

C=nC03.电容器并联的应用

当电容器的电容不够用时，可将几个耐压相同的电容器并联起来使用。并联后，其电容变大了，带电量也变大了。第三节

电容器的应用

在电子设备中，电容器作为一种最基本的电阻元器件，其应用相当广泛。主要应用在电源电路、信号电路、电力系统及工业中。在电源电路和信号电路中，电容器主要用于实现旁路、去耦、滤波、储能、耦合等方面的作用。1、旁路。旁路电容的主要功能是产生一个交流分路，把输入信号中的干扰作为滤除对象，可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉。2、去耦。去耦电容也称退耦电容，它的作用是把输出信号中的高频干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。高频旁路电容一般比较小，小于0.1μF；而去耦电容一般比较大，大于10μF。3、滤波。滤波电容在电源整流电路中主要用来滤除交流成分，使输出的直流电更加平滑。4、储能。电容器主要用于装电荷，是储能元件。5、耦合。电容器具有”通交流、隔直流”的特性，耦合电容就是利用这一特性，将交流信号从前前一级传到下一级。

在电力系统中，电容器是提高功率因素的重要元器件；在工业上常使用电动机等电感性负载，通常采用并联电容器的办法来使电网平衡。第四节

电容器的检测

检测一个较大电容的电容器的质量，即电容器有无击穿（短路）、断路、漏电等情况，可利用电容器充、放电的特性，选用指针式万用表的电阻挡(R×100或R×1K)来检测。

将指针式万用表调至R×100或R×1k档，然后将万用表的红、黑两表笔分别接电容器的两个接线端，这时万用表的指针摆过一定幅度后再慢慢往回摆至原位置（即0位置）；调换两表笔重测一次，指针摆过更大的幅度后