电工技术基础课件

电工技术基础主编：丁燕制作：曾令琴2023年元月欢迎学习项目1

认识电路基本元器件项目2

电路基本电量及其测量项目3交流电的产生和应用项目4磁路与变压器项目5异步电动机及控制技术项目6直流电动机项目7电力系统及低压控制电路项目8

安全用电与防雷首页项目9认识照明电路任务1.1认识电阻元件和电阻器任务1.2电感的识别、应用和测量任务1.3电容的识别、应用与测量任务1.4认识直流电源章目录项目1认识电路基本元器件项目导入电路图是电工技术的语言，看不懂电路图也就无法深入地学习和掌握电工技术。电路图通常由电路基本元器件构成，若要看懂电路图，首先须认识电路基本元器件。通过对电路元器件的认识，我们可以进一步熟悉电工技术中各种实用电路的构成原理及功能，更好地在实际电路中了解和掌握电路理论，提高实际应用能力。通过导线将用电设备与供电电源连接而构成的电流的通路称为电路。电路中的用电设备根据设备本身具有变电能为热能的耗能现象抽象出了电阻元件，如日光灯管；根据用电设备中的电磁感应现象以及储存磁能的本领抽象出了电感元件，如理想镇流器，根据用电设备可以容纳电荷进而产生势能的本领抽象出了电容元件。电阻、电感和电容是电路中的最基本的电路元件。通过本项目的学习以及对电路基本元器件的认识，可使学生加深对电路元件和电路模型的深入理解，不断丰富自己的电路元器件知识和及时了解最新电路元器件，更好地在实际电路中熟悉和掌握电路理论，提高实际应用能力，对研发、设计、安装、调试电路十分重要。项目导入知识目标了解电阻器及其在电路中的作用，掌握电阻器标称值的识别方法，理解电阻元件与电阻器的区别，掌握电阻定律；了解电感器及其在电路中的作用，理解电感元件与电感器的区别，掌握电感器标称值的识别方法，理解电感器技术参数的意义；了解电容器及其在电路中的作用，理解电容元件与电容器的区别，掌握电容器标称值的识别方法，理解电容器技术参数的意义；理解和掌握电压源和电流源的特点及外部特性。技能目标掌握实用工程技术中电阻器、电感器和电容器的选择方法，具有对电阻器直行正确测量的技能和方法，具有对电感器和电容器的正确选择以及使用检测技术。提出问题什么是电阻元件？什么是电阻器？电阻元件和电阻器有什么区别？电阻在工程实际中有何应用？你知道正确选择电阻的方法吗？你能否掌握电阻的检测技术？1885年，英国C.布雷德利发明了模压碳质实芯电阻器；1897年，英国T.甘布里尔和A.哈里斯用含碳墨汁制成碳膜电阻器；1913～1919年，英国的W.斯旺和德国的F.克鲁格先后发明金属膜电阻器；1925年，德国西门子-哈尔斯克公司发明了热分解碳膜电阻器，打破了碳质实芯电阻器垄断市场的局面；1959年，美国贝尔实验室研制成了TaN电阻器；60年代以来，采用滚筒磁控溅射、激光阻值微调等新工艺，部分电阻产品向平面化、集成化、微型化及片状化方面发展。知识准备任务1.1认识电阻元件和电阻器式中，当电阻率的单位取【Ω·m】，导体的长度单位用【m】，导体的截面用【m2】时，电阻的单位就是欧姆【Ω】。电阻换算关系：1MΩ=103kΩ=106Ω

导体对电流所呈现的阻碍作用称为电阻。从本质上来看，电阻的阻值大小取决于物质本身的结构，即决定于物质的电阻率。实际工程应用中，导体的电阻不仅取决于电阻率的大小，还与导体的长度、截面有关。即：1.1.1电阻概述导体的电阻率

随温度的变化而变化。因此，电气行业常用材料在20℃时的电阻率作为计算依据，如下表1.1所示。

电阻器是电工技术、电子技术中用得最多的元器件之一，在电路中主要起限流和分压作用。例1.1在商场买回1捆长度l＝100m、截面积S＝1mm2的铜芯绝缘导线，求这捆导线的电阻。（电阻率可查表1.1）

解：S＝1mm2＝1×10-6m2

，l＝100m，查表1.1铜的电阻率ρ＝1.7×10-8Ω·m，则电机控制电阻柜工程用电阻碳膜电阻陶瓷电阻金属膜电阻其他电阻1.1.2电阻器热敏电阻贴片电阻水泥电阻线绕电阻光敏电阻

以上均为阻值不可变的固定电阻，其标称阻值一般标示在电阻上。滑线变阻器碳膜电位器可变电阻箱可变电阻开关电位器功率型可变电阻

可变电阻的阻值在一定的范围内可以调整，标称阻值是其最大值，滑动端到任意一个固定端的阻值在0和最大值之间连续可调。玻璃铀电位器1.

电阻器的符号国家标准规定的电阻器的图形及符号如下图所示：

2.

电阻器的参数电阻器的参数包括标称阻值、额定功率、精度、最高工作温度、最高工作电压、噪声参数及高频特性等。在挑选电阻器的时候主要考虑其阻值、额定功率及精度，而其他参数，如最高工作温度、高频特性等只在特定的电气条件下才予以考虑。（1）标称阻值和允许误差

电阻器表面标示的阻值称为标称阻值。电阻器的实际阻值对于标称阻值的允许最大误差范围称为允许误差。标称阻值按误差等级分类，国家规定有E24、E12和E6系列，电阻器的标称阻值及允许误差如表1.2所示。阻值系列允许误差偏差等级标称值E24±5%Ⅰ1.0，1.1，1.2，1.3，1.5，1.6，1.8，2.0，2.2，2.4，2.7，3.0，3.3，3.6，3.9，4.3，4.7，5.1，5.6，6.2，6.8，7.5，8.2，9.1E12±10%Ⅱ1.0，1.2，1.5，1.8，2.2，2.4，2.7，3.3，3.6，3.9，4.7，5.6，6.8，8.2E6±20%Ⅲ1.0，1.5，2.2，3.3，3.9，4.7，5.6，6.8，8.2普通电阻器标称阻值系列表1.2（2）额定功率电阻器上有电流流过时会发热，如果温度过高就会被烧毁。在环境温度下电阻器长期稳定工作所能承受的最大功率称为额定功率。不同类型电阻器的额定功率系列如表1.3所示。线绕电阻器额定功率系列非线绕电阻器额定功率系列0.05，0.125，0.125，1，2，4，8，12，16，

25，40，75，100，250，5000.05，0.125，0.5，1，2，5，10，25，50，100电阻器额定功率系列单位：W

表1.33.

电阻器标称值的识别（1）直接标示法

直接标示法就是在电阻器表面用数字、单位符号标志和百分数直接标出电阻器的阻值和允许误差。例如上面左图表示标称值为20kΩ、允许误差为±0.1%、额定功率为2W的线绕电阻器；右图表示标称阻值为1.2kΩ、允许误差为±10%、额定功率为0.5W的碳膜电阻器。（2）文字符号标示法

文字符号标示法就是将电阻器的标称阻值用阿拉伯数字和文字符号两者有规律的组合来表示的方法。这种标示法的允许偏差也用文字符号表示。符号前面的数字表示整数阻值，后面的数字依次表示第一位小数阻值和第二位小数阻值。例如电阻器上标志符号为“6k8”表示电阻的阻值为6.8kΩ。

文字符号标示法中，表示允许误差的文字符号有D、F、G、J、K、M，与它们相对应的允许偏差分别为：±0.5%、±1%、±2%、±5%、±10%、±20%。

例如电阻器上标志50ΩJ，表示电阻为50Ω，允许偏差为±5%。（3）色环标示法对体积较小的电阻或一些合成电阻，其阻值和误差常用色环来标志。但在色环电阻器的识别中，找出第一道色环很重要，通常可用下法来识别：

四环电阻的标志中，第四道色环一般是金色或银色，由此可推出第一道色环。

五环电阻标志中，第一道色环与电阻的引脚距离最短，或第五环与第四环之间的距离稍大，由此可识别出第一道色环。

采用色环标志的电阻器，颜色醒目，标志清晰，不易退色，从不同的角度都能看清阻值和允许偏差。目前国际上广泛采用色标法。

第一环白色

该电阻的色环有四个，为四环电阻。第二环红色第三环黑色第四环金色对应电阻值92×100±5％＝92Ω±5％色环标志法第一环红色精密电阻通常用5道色环标志，前3环表示三位有效数字，4、5环表示倍乘和误差第二环绿色第三环黄色第四环红色对应电阻值254×102±5％＝25.4kΩ±5％第五环金色（4）贴片电阻器的数码标示法

贴片电阻与一般元器件的标称方法有所不同，通常在贴片电阻器上用三位数码表示标称值的标志方法称为数码标示法。数码从左到右，第一、二位为有效值，第三位为倍乘，即10的几次方，单位为欧。

数码标示法通常只有三位数码，三位数码中，从左至右的第一、二位为有效数字，第三位表示有效数字后面所加“0”的个数，如标有“223”，表示该电阻阻值为2.2kΩ；标有“680”，表示该电阻的阻值为68Ω；标有“102”表示该电阻阻值为1kΩ。如果电阻值带有小数或是纯小数，则用“R”表示“小数点”，R前为整数，R后为小数。例如：“8R20”表示贴片电阻器的阻值为8.2Ω；“R068”表示阻值为“0.068Ω”。

1.1.3

电阻元件工程实际中，如果电阻器上出现的电容、电感性质通常状态下能够忽略不计，则该电阻器可抽象为一个理想的电阻元件。电路理论中，电路图上的电阻R和电气工程图纸上的电阻R，均为理想电阻元件。理想电阻元件只具有耗能的电特性，是工程实际中电阻器的理想化和近似。理想电阻元件的特征：①电阻元件是耗能元件，它将电能转换成热能后消耗掉，能量转换的过程不会逆转；②电阻元件的参数R是确切的常数，其端电压和通过它的电流符合欧姆定理的即时对应关系，没有时间的超前和滞后。理想电阻元件上的电压、电流关系符合欧姆定律，且电阻元件总是消耗电能的，电阻元件上消耗的功率:P=UI=I2R=U2/R1.1.4电阻的应用1.利用电阻的串联可扩大电压表量程2.利用电阻的并联可扩大电流表量程例1.2计算下图所示电路中的电流I。已知电路中R1＝10Ω，R2＝8Ω，R3＝2Ω，R4＝6Ω，路端电压U＝140V。解：R＝R1＋Rab＝10＋4＝14Ω3.混联电阻的应用例1.3计算1Ω电阻和40Ω电阻的串联等效电阻值和并联等效电阻值。解：R串＝1＋40＝41Ω

由此例可看出，当两个阻值相差很大且串联连接时，其等效电阻约等于大电阻的阻值。因此，在电阻串联电路的分析过程中，应注意串联大电阻是电路中的主要矛盾；当两个阻值相差较大的电阻并联时，等效电阻约等于小电阻的阻值。即电阻并联电路的分析中小电阻是主要矛盾。1.1.5电阻的选用

根据用途选择电阻器时，通常对性能要求不高的收音机、普通电视机等电子线路可选用碳膜电阻器；对整机质量和工作稳定性、可靠性要求较高的电路可选用金属膜电阻器；对仪器、仪表电路应选用精密电阻器或线绕电阻器；热敏电阻器的特点是电阻值随温度的变化而变化，主要在电路中作温度补偿用，也可在温度测量电路和控制电路中作感温元件。片状电阻器属于新一代电阻元件，是超小型电子元器件，由于占用安装空间很小，没有引线，其分布电容和分布电感均很小，使高频设计易于实现，因此通常用于高频电路中。

电位器的体积大小和转轴的轴端式样要符合电路的要求。如经常旋转调整的选用铣平面式；作为电路调试用的可选用带起子槽式等。电位器在代用时应注意功率不得小于原电位器的功率，阻值可比原来电位器的阻值略大或略小。

一般情况下所选用电阻器的额定功率要大于在电路中电阻实际消耗功率的两倍左右，以保证电阻器使用的安全可靠性。

电阻器的代用原则：大功率电阻器可代换小功率电阻器，但用于保险的电阻例外；金属膜电阻器可代换碳膜电阻器；固定电阻器与半可调电阻器可相互代替使用。1.1.6电阻器的检测技术

测量电阻时，不能带电测量。测量单个电阻时，不能在线测量。

万用表可以直接测量出电阻的阻值。通常应先选择较大量程，但量程选大了会损失测量结果的有效数位，使测量精确度降低。因此测量过程中应根据读数调整至合适的量程，以求测得较为准确的阻值。指针式万用表的黑表棒与电表内部电源正极相连、红表棒与电表内部电源负极相连，这一点数字式万用表与此相反。注意：

直流电桥是专门用来精确测量电阻的电工仪表。根据结构不同，直流电桥分为单臂电桥、双臂电桥和单双臂电桥。

直流双臂电桥适合测量1Ω以下的低值电阻。

直流单臂电桥比较适合测量1～106Ω的中值电阻。

中国电子行业的发展分析：近年来我国电阻产业进入前所未有的发展“黄金期”。在中高端市场，由于国际电子元器件供应链的不确定性持续增加，中国终端企业亟需高品质的国产电阻做替代方案，因此涌现出一批优质的本土电阻供应商。而在低端市场，日韩被动元件厂商纷纷调整战略，逐步放弃中低端市场，造成中低端供需缺口，越来越多的玩家涌入该赛道。中高端电阻器的进口替代是我国电阻器生产厂家未来发展的一个方向。此外，与一般大批量生产的电阻相比，中高端电阻器行业由于其产品质量要求较高等因素，一般企业更难介入，相应市场竞争程度也较小，利润水平比较高。比如新型大功率特种电阻器是电阻器行业发展的一个重要方向，主要包括风力发电用特种电阻器、变频器用电阻器、轨道交通特种功率电阻器，电动汽车用特种功率电阻器等。全球被动元件（电阻、电感和电容）总出货量约为5.4万亿颗，同比下降了27.7%。受到全球新冠疫情的影响，全球被动元件将继续下滑，受益于智能手机销量的恢复，5G手机加速渗透、汽车电动化和智能化、IOT等需求驱动，预测2021年全球被动元件产值有望年成长约11.1%。另外，2023年，预计全球新能源汽车用熔断电阻器市场规模将达到35亿元，其中中国新能源汽车用熔断电阻器市场规模约为19亿元。当前汽车行业正处于变革时期，根据预测，到2025年，全球新能源汽车销量将达到2000万辆，约17%的渗透率，2020年至2025年的复合增长率为45%。拓展阅读

科技兴则民族兴，科技强则国家强，核心科技是国之重器。核心技术并不是那么容易引进的，也不可能一蹴而就，需要国人不忘初心，砥砺前行。任务1.2电感的识别、应用和测量提出问题你了解什么是电感器吗？电感器和电感元件有什么区别？电感器标称值的标识方法你知道吗？电感器的技术参数有哪些？电感器的检测技术你掌握了吗？电感器是构成电路的基本元件之一，其基本工作特性是通低频、阻高频。电感器在交流电路中常用于扼流、降压、谐振等。知识准备1.2.1电感器

电感器是构成电路的基本元件之一。电感器通电以后就会在它周围建立磁场，并将从电路中接收到的电能转换为磁场能储存起来，即建立磁场、储存磁能是电感器的主要工作方式。

按结构的不同，电感器可分为固定电感器和可变电感器两大类。1.固定电感器

普通固定电感线圈包括滤波电感、贴片电感和电抗器等，其电感量通常采用直标法和色标法标示，又称色码电感器。普通电感器具有体积小、重量轻、结构牢固和安装使用方便等优点，因而广泛用于收录机、电视机等电子设备中，用于滤波、陷波、扼流、振荡、延迟等。普通固定电感器

贴片电感

电感电抗器

低频电感线圈

高频电感线圈

滤波电感

低频电感扼流圈一般由铁心和绕组等构成。其结构有封闭式和开启式两种，封闭式的结构防潮性能较好。低频扼流圈常与电容器组成滤波电路，以滤除整流后残存的交流成分。低频电感线圈

高频电感器在高频电路中用来阻碍高频电流的通过。在电路中，高频扼流圈常与电容串联后组成滤波电路，起到分开高频和低频信号的作用。高频电感线圈

随着技术的不断进步，电感在封装方式上发生了很大的变化。在一些主板或显卡上已看不到由铜丝缠绕的“轮胎”式线圈，取而代之的是体积较小的封装立式电感线圈或是黑色塑料封装的屏蔽式电感。封装的立式电感屏蔽式电感图示为可变电感器。方法：在线圈中插入磁芯或铜芯，当改变芯子的位置时就可达到改变电感量的目的。收音机的中周就是可变电感线圈，其电感量可在一定范围内调节。

可变电感器还能与可变电容组成调谐器，用于改变收音机中的谐振频率。

2.可变电感器3.微调电感器微调电感器用于小范围改变电感量，从而调整局部电路的参数。4.电感器的使用

其次，因为电感线圈是磁感应元件，所以在安装电感器时，要注意电感元件之间的相互位置：应使相互靠近的电感线圈的轴线位置互相垂直，最大限度地减少线圈磁场之间的相互影响。

首先，使用电感器时要注意通过的工作电流应小于它的允许电流。否则，电感器将发热，使其性能变坏甚至烧坏。5.电感器的型号及命名方法1.2.2

电感元件L线性电感元件的韦安特性0Ψi电感元件是电感器产品的理想电路模型。电感元件的图符号和韦安特性如下图示：

电感产品实物图

电感元件图符号同一实体电路元器件，其电磁特性多元且复杂，用它们直接进行分析和计算显然难度很大；经过模型化处理的理想电路元件，电特性单一、确切，用它们及它们的组合表示真实电路的电特性，必定给实际电路的分析和计算带来极大的方便。1.电感元件的串联和并联

电感元件和电阻元件一样，是构成电路的基本理想电路元件。电感元件通电后可在其周围建立磁场，并将从电路中接收到的电能转换为磁场能储存起来，即建立磁场、储存磁能是电感元件的工作方式。电感元件和电感器的不同点就是它是理想电路元件，只建立磁场而不耗能

衡量电感元件储存磁场能量本领大小的物理量称为电感量，用“L”表示，其国际单位制是H【亨利】，还有mH【毫亨】和μH【微亨】。这些单位之间的换算关系为：1H=103mH=106μH

将两个不具有耦合关系的电感元件L1和L2相串联时，其等效电感量为：L=L1+L2

当L1和L2相并联时，它们的等效电感量减小，为：

上述计算公式只针对两只线圈的磁场互不影响，即它们的磁场各自隔离而不相接触的情况，即不具有耦合关系的电感元件。

当两个线圈的磁场互相影响时，称它们具有磁耦合现象，耦合的松紧程度取决于两个线圈的几何尺寸、线圈的匝数、相互位置及线圈所处位置媒质的磁导率。i1ψ1L1L2uL1uM2ψ122.

耦合线圈的串联与并联在本线圈中相应产生的感应电压称为自感电压，用uL表示；在相邻线圈中产生的感应电压称为互感电压，用uM表示。注脚中的12是说明线圈1的磁场在线圈2中产生的影响。（1）磁导率

磁导率是反映自然界物质导磁能力的物理量，用希腊字母“μ”表示。物质的种类很多，且导磁能力也各不相同，为了有效地区别它们各自的导磁能力，我们引入一个参照标准—真空的磁导率μ0:

自然界中各种物质的磁导率均与真空的磁导率相比，可得到不同的比值，我们把这个比值称为相对磁导率，用“μr”表示，即：

显然，相对磁导率无量纲，其值越大，表明该类物质的导磁性能越好；反之，导磁性能越差。（2）耦合系数

两个具有磁耦合关系的互感线圈之间，电磁感应现象的强弱程度不仅与它们之间的自感系数有关，还取决于两线圈之间磁链耦合的松紧程度。

表征两线圈之间磁链耦合的松紧程度用耦合系数“k”

表示：

互感电压中的“M”称为互感系数，单位和自感系数L相同，都是亨利[H]。由于两个线圈的互感属于相互作用。因此，对任意两个相邻的线圈总有：

互感系数“M”简称互感，大小只与相邻两线圈的几何尺寸、线圈匝数、相互位置及线圈所处位置媒质的磁导率有关。互感的大小反映了两相邻线圈之间磁场相互影响的强弱程度。（3）同名端为什么要引入同名端的概念？··**

某一瞬间，具有磁耦合关系的两线圈各有一电流流入线圈，当两电流产生的磁通方向一致时，则流入电流的这两个线圈端子就是“同名端”，用小圆点“·”或“*”标记。即：

实际工程应用中，线圈通常是密封的，无法看到其绕向，在电路图中通常也不采用将线圈绕向绘出的方法，为了解决正确连接线圈的问题，电路中通常采用“同名端”标记来表示绕向一致的线圈端子。

例判断下列线圈的同名端。

1i111'22'·*分析···i2

2假设电流同时由1和2流入，两电流的磁场方向一致相互增强，因此可以判断：1和2是一对同名端；同理，2'和1'也是一对同名端。例判断下列线圈的同名端。分析线圈的同名端必须两两确定。2'3'1'1231和2’同时流入电流产生的磁场方向一致是一对同名端；2和3’同时流入电流产生的磁场方向一致也是一对同名端；*Δ3和1’同时流入电流其磁场方向一致，同样也是一对同名端。Δ**（4）两个耦合线圈的串联

耦合线圈在串联连接时有两种情况，一种是连接的两个端子为异名端，这种连接方法称为顺接串联；另一种是连接的两个端子为同名端，这种接法为反接串联，顺接串联反接串联

显然，具有互感的两个线圈在顺接串联时的等效电感L顺大于无互感情况下两线圈的等效电感L=L1＋L1；反接串联时的等效电感L反小于无互感情况下两线圈的等效电感L=L1＋L1。利用此结论可以在实际工作中判断两个线圈的同名端。

L顺=L1＋L2＋2M

L反=L1＋L2－2M

（5）两个耦合线圈的并联

耦合线圈在并联连接时也有两种情况，一种是同名端连接在一侧，这种连接方法称为同侧相并；另一种是异名端连接在一侧，这种接法为异侧相并。同侧相并异侧相并

工程应用中，通常将两个耦合线圈采取顺串和同侧相并的方法来获得小电流的强磁场，如果连接时误将端子接反，显然会出现过电流而引起线圈的烧毁。

等效电感量大！等效电感量小！1.2.3

电感标称值的标示方法1.标称值和误差：电感器上标注的电感大小是它的标称值，表示了线圈本身的固有特性即储存磁能的本领，同时也反映了电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力。线圈的电感主要取决于线圈的匝数、结构及绕制方法等。

电感的误差是指线圈的实际电感与标称值的差异，对振荡线圈的要求较高，允许误差为0.2%～0.5%；对耦合扼流线圈要求则较低，一般为10%～15%。2.标示方法：电感器的标称电感和误差的常见标示方法有直接标示法和色环标示法。

直接标示法类似于电阻器的直接标示法，目前大部分国产固定电感器将电感、误差采用直接标示法直接标示在电感器上。色环标示法与电阻器的色环标示法类似，只是单位用μH（微亨）。1.2.4电感器的技术参数2.品质因数

品质因数“Q”是衡量电感线圈质量的一个重要参数。Q的大小表示在某一工作频率下，线圈对交流电流呈现的阻碍作用—感抗与其等效直流电阻的比值，即Q=ωL/R。品质因数越高，线圈的铜损耗愈小。在选频电路中，Q值越高，电路的选频性能就越好。1.电感L

衡量一个电感器储存磁场能量本领大小的参数是电感，用“L”表示，国际单位制中用H（亨）、mH（毫亨）和μH（微亨）作单位。这些单位之间的换算关系为1H=103mH=106μH。3.

分布电容

分布电容是指电感线圈匝与匝之间、线圈与地之间以及屏蔽盒之间存在的寄生电容。分布电容可使品质因数减小、稳定性变差。为此，工程实际中常将线圈绕成蜂房式，或是采用多股漆包线作为导线，对天线线圈则采用间绕法，以减少分布电容的数值。任务实施：电感器的检测

电感器在检测时，首先要进行外观的检查，看线圈有无松散，引脚有无折断、生锈现象。在实验室检测时，可用万用表的欧姆档测线圈的直流电阻值，若为无穷大，说明线圈（或与引出线间）有断路；若比正常值小很多，说明出现局部短路；如果线圈电阻为零，则线圈被完全短路。

对于有金属屏蔽罩的电感器线圈，比如收音机电路中的中周，还需检查它的线圈与屏蔽罩间是否短路；对于有磁芯的可调电感器，螺纹配合要好。任务1.3

电容的识别、应用和测量提出问题你了解什么是电容器吗？电容器和电容元件有什么区别？你掌握了电容标称值的识别方法吗？你对电容器的技术参数了解吗？你会正确选用和检测电容器的性能及好坏吗？1.3.1电容器

电容器是在电路中用来储存和容纳电荷的器件。和电阻、电感一样，也是电路中的基本元器件。

电容器简称电容，电容器的正常工作方式是充、放电。电容器在电路中的主要性能是建立电场、储存电能，在电路中的特点是通交流、隔直流、阻低频、通高频，常用于耦合、旁路、滤波、谐振等场合。衡量电容器储存电场能量本领大小的参量称为电容量，用“C”表示，国际单位制中用F【法拉】、μF【微法】和PF【皮法】。这些单位之间的换算关系为：1F=106μF=1012PF常用

电容器的图形符号1.固定电容器

纸介电容器的电极是用铝箔或锡箔做成，绝缘介质用浸过蜡的纸相迭后卷成圆柱体密封而成。其特点是容量大、构造简单、成本低，但热稳定性差、损耗大、易吸湿，适用于在低频电路中用做旁路电容和隔直电容。金属纸介电容器（CJ型）的两层电极是将金属蒸发后沾积在纸上形成的金属薄膜，其体积小，特点是被高压击穿后有自愈作用。

有机薄膜电容器（CB或CL型）是用聚苯乙烯、聚四氟乙烯、聚碳酸脂或涤纶等有机薄膜代替纸介，以铝箔或在薄膜上蒸发金属薄膜作电极卷绕封装而成。其特点是体积小、耐压高、损耗小、绝缘电阻大、稳定性好，但是温度系数较大。适于用在高压电路、谐振回路、滤波电路中。

瓷介电容器（CC型)是以陶瓷材料作介质，在介质表面上烧渗银层作电极，有管状和圆片状。其特点是结构简单、绝缘性能好、稳定性较高、介质损耗小、固有电感小、耐热性好。但其机械强度低、容量不大。适用于在高频高压电路中和温度补偿电路中。

云母电容器(CY型)是以云母为介质，上面喷覆银层或用金属箔作电极后封装而成。其特点是绝缘性好、耐高温、介质损耗极小、固有电感小，因此其工作频率高、稳定性好、工作耐压高，应用广泛。适于用在高频电路中和高压设备中。

玻璃釉电容器(CI型)是用玻璃釉粉加工成的薄片作为介质，其特点是介电常数大，体积也比同容量的瓷片电容器小，损耗更小。与云母和瓷介电容器相比，它更适用于在高温下工作，广泛用于小型电子仪器中的交直流电路、高频电路和脉冲电路中。

电解电容器以附着在金属极板上的氧化膜层作介质，阳极金属极片一般为铝、钽、铌、钛等，阴极是填充的电解液（液体、半液体、胶状），且有修补氧化膜的作用。氧化膜具有单向导电性和较高的介质强度，所以电解电容为有极性电容。新出厂的电解电容其长脚为正极，短脚为负极，在电容器的表面上还印有负极标志。电解电容在使用中一旦极性接反，则通过其内部的电流过大，导致其过热击穿，温度升高产生的气体会引起电容器外壳爆裂。纸介电容器

有机薄膜电容器

瓷介电容器

云母电容

玻璃釉电容

电解电容2.

可变电容器空气可变电容器

薄膜介质可变电容器

微调电容器

空气可变电容器是以空气为介质，用一组固定的定片和一组可旋转的动片（两组金属片）为电极，两组金属片互相绝缘。动片和定片的组数分为单连、双连、多连等。其特点是稳定性高、损耗小、精确度高，但体积大。常用于收音机的调谐电路中。

薄膜介质可变电容器的动片和定片之间用云母或塑料薄膜作为介质，外面加以封装。由于动片和定片之间距离极近，因此在相同的容量下，薄膜介质可变电容器比空气电容器的体积小，重量也轻。常用的薄膜介质密封单联和双联电容器在便携式收音机广泛使用。

微调电容器有云母、瓷介和瓷介拉线等几种类型，其容量的调节范围极小，一般仅为几pF～几十pF，常用于在电路中作补偿和校正等。

3.

新型电容器片状电容器

独石电容器

①片状陶瓷电容：是片状电容器中产量最大的一种，有3216型和3215型两种。片状陶瓷电容的容量范围宽（1～47800pF），耐压为25V、50V，常用于混合集成电路和电子手表电路中。②片状钽电容：是新型电容器，其体积小、容量大。正极使用钽棒并露出一部分，另一端是负极。片状钽电容容量范围为0.1～100μF，其耐压值常用的是16V和35V。它广泛应用在台式计算机、手机、数码照相机和精密电子仪器等电路中。

独石电容器以碳酸钡为主材料烧结而成的一种瓷介电容器，其容量比一般瓷介电容大（10pF～10μF），具有体积小、耐高温、绝缘性好、成本低等优点，因而得到广泛应用。独石电容不仅可替代云母电容和纸介电容器，还取代了某些钽电容器，广泛应用于小型和超小型电子设备，例如用在液晶手表和微型仪器中。

4.电容器的型号命名法1.3.2

电容元件

电容元件是电容器的理想化和近似，也是基本的理想电路元件之一。线性电容元件的库伏特性0qu

电容量是衡量电容器储能本领的参数，用C表示。电容量的国际单位制单位是F（法拉，简称法），较小的单位还有

F（微法）、nF（纳法）和pF（皮法）。这些单位之间的换算关系为：C

电容产品实物图

电容元件图符号1.

电容量1F=106

F=109nF=1012pF2.电容元件的串联和并联

实际应用中，根据需要常常要对电容进行串联和并联。当几个电容器相串联时，它们的等效电容量是减小的，其计算方法类似于电阻的并联公式，即

当几个电容器相并联时，它们的等效电容量是增大的，其计算公式类似于电阻的串联公式，

即1.3.3电容标称值的识别1.

电容器的标称容量与允许误差

电容器上标注的电容量值，称为标称容量。

常用电容器的允许误差等级

级别0102ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ允许误差1%±2%±5%±10%±20%+20%～-30%+50%～-20%+100%～-10%（1）直接标示法

误差的标示方法2：用罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别表示

（2）文字符号法

将需要标志的主要参数与技术性能用文字、数字符号有规律的组合标志在产品的表面上。采用文字符号法时，将容量的整数部分写在容量单位标志符号前面，小数部分放在单位符号后面。如：3.3pF标志为3p3，1000pF标志为1n，6800标志为6n8，2.2μF标志为2μ。

（3）数字标示法

体积较小的电容器常用数字标志法。一般用三位整数表示。第一位、第二位为有效数字，第三位表示有效数字后面零的个数，单位为皮法（pF），但是当第三位数是9时表示10-1。如：“224”表示容量为220000pF，“473”表示容量为47000pF，而“339”表示容量为33×10-1pF（3.3pF）。1000pF标志为1n，6800标志为6n8，2.2μF标志为2μ。

（4）色环标示法

电容器的色标法原则上与电阻器类似，其单位为皮法【pF】1.

额定耐压

1.3.4电容器的技术参数2.绝缘电阻

指在规定温度范围下，电容器正常工作时能承受的最大直流电压。固定式电容器的耐压系列值有：1.6、4、6.3、10、16、25、32*、40、50、63、100、125*、160、250、300*、400、450*、500、1000V等（带*号者只限于电解电容使用）。耐压值一般直接标在电容器上，但有些电解电容器在正极根部用色点来表示耐压等级，例如6.3V用棕色，10V用红色，16V用灰色。电容器在使用时不允许超过这个耐压值，若超过此值，电容器就可能损坏或被击穿，甚至爆裂。

指加到电容器上的直流电压和漏电流的比值。漏阻越低，漏电流越大，介质耗能越大，电容器的性能就差，寿命也越短。

1.3.5电容器的选用

在电源滤波和退耦电路中应选用电解电容；在高频电路和高压电路中应选用瓷介和云母电容；在谐振电路中可选用云母、陶瓷和有机薄膜等电容器；用作隔直时可选用纸介、涤纶、云母、电解等电容器；用在谐振回路时可选用空气或小型密封可变电容器。电容器的额定电压应高于其实际工作电压的10%～20%，以确保电容器不被击穿损坏。

业余制作电路时一般不考虑电容的允许误差；对于用在振荡和延时电路中的电容器，其允许误差应尽可能小（一般小于5%）；在低频耦合电路中的电容误差可以稍大一些（一般为10%～20%）。

电容器在代用时要与原电容器的容量基本相同（对于旁路和耦合电容，容量可比原电容大一些）；耐压值要不低于原电容器的额定电压。在高频电路中，电容器的代换一定要考虑其频率特性应满足电路的频率要求。任务实施：检测电容器1.电解电容器的检测

对电解电容器的性能测量，最主要的是容量和漏电流的测量。对正、负极标志脱落的电容器，还应进行极性判别。用万用表测量电解电容的漏电流时，可用万用表电阻档测电阻的方法，量程可以用估测的方法选择。例如估测一个100μF/250V的电容可用一个100μF/25V的电容来参照，只要它们指针摆动最大幅度一样，即可断定容量一样；估测皮法级电容容量大小要用R×10kΩ档，但只能测到1000pF以上的电容。对1000pF或稍大一点的电容，只要表针稍有摆动，即可认为容量够了。万用表的黑表笔应接电容器的“＋”极，红表笔接电容器的“－”极，此时表针迅速向右摆动，然后慢慢退回，待指针不动时其指示的电阻值越大表示电容器的漏电流越小；若指针根本不向右摆，说明电容器内部已断路或电解质已干涸而失去容量。

2.对中、小容量电容器的测试

中、小型电容器的特点是无正、负极之分，绝缘电阻很大，因而其漏电流很小。若用万用表的电阻档直接测量其绝缘电阻，则表针摆动范围极小不易观察，用此法主要是检查电容器的断路情况。对于0.01μF以上的电容器，必须根据容量的大小，分别选择万用表的合适量程，才能正确加以判断。如测300μF以上的电容器可选择“R×10k”或“R×1k”档；测0.47～10μF的电容器可用“R×1k”档；测0.01～0.47μF的电容器可