电工技术基础与技能 课件 单元4 电容器

电工技术基础与技能单元4电容器1、理解电容的概念单元学习目标2、掌握常用电容器的选择及其计算4.1电容与电容器1.掌握电容器的结构、种类及其符号等2.掌握电容器的选用原则重点1.电容器的相关计算难点4.1电容器与电容

1．结构：两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成了一只电容器。这对导体称为电容器的两个极板。

2．种类：电容器按其电容量是否可变，可分为固定电容器和可变电容器，可变电容器还包括半可变电容器。它们在电路中的符号参见下表。

一、电容器表电容器在电路中的符号

图形符号双连可变电容器可变电容器半可变电容器电解电容器电容器名称

固定电容器的电容量是固定不变的，它的性能和用途与两极板间的介质有关。一般常用的介质有云母、陶瓷、金属氧化膜、纸介质、铝电解质等。

电解电容器是有正、负极之分的，使用时不可将极性接反或接到交流电路中，否则会将电解电容器击穿。

电容量在一定范围内可调的电容器称为可变电容器。半可变电容器又称为微调电容。常见电容器的外形和符号

常见电容器的外形和符号

3．作用：电容器是储存和容纳电荷的装置，也是储存电场能量的装置。电容器每个极板上所储存的电荷的量称为电容器的电荷量。

将电容器两极板分别接到电源的正、负极上，使电容器两极板分别带上等量异种电荷，这个过程称为电容器的充电过程。

电容器充电后，极板间有电场和电压。

用一根导线将电容器两极板相连，两极板上正、负电荷中和，电容器失去电荷量，这个过程称为电容器的放电过程。

4．平行板电容器：由两块相互平行、靠得很近、彼此绝缘的金属板所组成的电容器，称为平行板电容器。它是一种最简单的电容器。平行板电容器示意图

1．电容C：如下图所示，当电容器极板上所带的电荷量Q增加或减少时，两极板间的电压U也随之增加或减少，但Q与U的比值是一个恒量，不同的电容器，Q/U的值不同。电容反映了电容器储存电荷能力的大小，它只与电容器本身的性质有关，与电容器所带的电荷量及电容器两极板间的电压无关。电容器所带电荷量与两极板间电压之比，称为电容器的电容

二、电容平行板电容器

2．单位：电容的单位有F

(法)、

F

(微法)、pF

(皮法)，它们之间的关系为1F=106

F=1012pF如下图所示的平行板电容器的电容C，与介电常数

成正比，与两极板的正对面积S成正比，与极板间的距离d成反比，即式中，介电常数

由介质的性质决定，单位是F/m。真空介电常数为某种介质的介电常数

与真空介电常数

0之比，称为该介质的相对介电常数，用

r表示，即

三、平行板电容器的电容

r=

/

0

0

8.86

10

12F/m图平行板电容器下表

给出了几种常用介质的相对介电常数。表几种常用介质的相对介电常数

2.28.56~6.57~8.511.6聚苯乙烯三氧化二铝无线电瓷超高频瓷五氧化二钽4.21.03.535807.0石英空气硬橡胶酒精纯水云母相对介电常数/(F/m)介质名称相对介电常数/(F/m)介质名称例1：将一个电容为6.8

F的电容器接到电动势为1000V的直流电源上，充电结束后，求电容器极板上所带的电荷量。解：

根据电容定义式

，则

Q=CU=（6.8

10

6

1000）C

=0.0068C

例2：有一真空电容器，其电容是8.2

F，其间充满云母介质，将两极板间距离增大一倍后，求云母电容器的电容。解：查表可知云母的相对介电常数

r=7，则真空电容器的电容云母电容器的电容比较两式可得四、电容器的选用电容器的选用原则：1．电容器的类型选择2．电容器的耐压选择3．电容器允许误差的选择电容器选用时的注意事项：

还需考虑体积、价格、电容器所处的工作环境（温度、湿度）电容器的标示方法：

如：3300表示3300pF，22表示22pF。当数值小于1时，单位均为µF。如：0.1表示0.1µF，0.047表示0.047µF如：102表示1000pF、331表示330pF等。谢谢!电工技术基础与技能单元4电容器1、了解电容器的选用原则单元学习目标2、掌握电容器的标称值及其标示方法4.2

电容的选用1.掌握电容器的选用原则2.掌握电容器的标称值重点1.电容器在实际应用电路中的选用难点4.2电容器的选用

1、电容器的选用电容器的选用原则：（1）电容器的类型选择（2）电容器的耐压选择（3）电容器允许误差的选择电容器选用时的注意事项：还需考虑体积、价格、电容器所处的工作环境（温度、湿度）。2、电容器的标示方法

（1）直标法

电容器容量、耐压、误差等直接标在外壳上。常见如下几种情况：4n7表示4.7nF,4μ7表示4.7μF；整数位省去：.01μF表示0.01μF；R表示小数点：R47μF表示0.47μF;（2）文字符号法用字母或数字或两者结合的办法来标注电容器的主要参数与技术性能,例：10p，2μ2。其允许偏差也用文字符号表示。例：±1％±2％±5％±10％±20％±30％

FGJKMN（3）数码法

用三位数码表示容量值的大小。一、二位为有效数，第三位为倍率，即零的个数，单位为pF。（如第三位是9，表示10-1pF。）例：223J:22000pF=0.022μF，误差±5％；

479K：47×10-1pF，误差±10％（4）色标法电容器的色标法与电阻器相似，单位pF,靠近引线端是第一环。采用色标法电容器的各色环代表的含义如表3.

贴片电容器

贴片电容器的容量代码由3位数字组成，单位为pF；贴片钽电解电容器通常用四色环标注，前三环表示容量，第四环表示耐压。有一种贴片电容器容量由字母＋数字表示，字母表示有效数，数字表示0的个数，单位pF。例：B3表示：1100pF。谢谢!电工技术基础与技能单元4电容器1、掌握电容器串、并联的性质单元学习目标2、掌握电容串、并联的计算4.3电容的连接1.电容串联的特点2.电容并联的特点重点1.电容串、并联的计算难点4.3电容器的连接把几个电容器首尾相接连成一个无分支的电路，称为电容器的串联，如下图所示。

一、电容器的串联电容器的串联

4.3电容器的连接串联时每个极板上的电荷量都是q。

设每个电容器的电容分别为C1、C2、C3，电压分别为U1、U2、U3，则总电压U等于各个电容器上的电压之和，所以

设串联总电容(等效电容)为

C，则由，可得即串联电容器总电容的倒数等于各电容器电容的倒数之和。

4.3电容器的连接例：如下图中，C1=C2=C3=C0=200

F，额定工作电压为50V，电源电压U=120V，求这组串联电容器的等效电容是多大？每只电容器两端的电压是多大？在此电压下工作是否安全？4.3电容器的连接解：三只电容串联后的等效电容

每只电容器上所带的电荷量电容器上的电压小于它的额定工作电压，因此电容器在这种情况下工作是安全的。每只电容器上的电压4.3电容器的连接例：现有两只电容器，其中一只电容器的电容C1=2

F，额定工作电压为160V，另一只电容器的电容C2=10

F，额定工作电压为250V，若将这两只电容器串联起来，接在300V的直流电源上，如下图所示，问每只电容器上的电压是多少？这样使用是否安全？4.3电容器的连接解：两只电容器串联后的等效电容为各电容的电荷量各电容器上的电压4.3电容器的连接由于电容器C1的额定工作电压是160V，而实际加在它上面的电压是250V，远大于它的额定工作电压，所以电容器C1可能会被击穿；当C1被击穿后，300V的电压将全部加在C2上，这一电压也大于它的额定工作电压，因而也可能被击穿。由此可见，这样使用是不安全的。本题中，每只电容器允许充入的电荷量为了使C1上的电荷量不超过3.2

10

4C，外加总电压应不超过电容不等的电容器串联使用时，每只电容器上分配的电压与其电容成反比。

4.3电容器的连接如下图所示，把几只电容器的一端连在一起，另一端也连在一起的连接方式，称为电容器的并联。

二、电容器的并联电容器的并联

4.3电容器的连接电容器并联时，加在每个电容器上的电压都相等。设电容器的电容分别为C1、C2、C3，所带的电荷量分别为q1、q2、q3，则电容器组储存的总电荷量q等于各个电容器所带电荷量之和，即设并联电容器的总电容(等效电容)为C，由q=CU，得即并联电容器的总电容等于各个电容器的电容之和。

4.3电容器的连接例：电容器A的电容为10

F，充电后电压为30V，电容器B的电容为20

F，充电后电压为15V，把它们并联在一起，其电压是多少？解：电容器A、B连接前的带电荷量分别连接后的共同电压并联后的总电容它们的总电荷量谢谢!电工技术基础与技能单元4电容器1、掌握电容器充、放电的原理单元学习目标2、了解电容充、放电在生活中的应用4.4电容的充放电1.电容器充、放电的原理2.电容器质量的判别重点1.电容器质量的判别难点4.4电容器充电和放电充电过程中，随着电容器两极板上所带的电荷量的增加，电容器两端电压逐渐增大，充电电流逐渐减小，当充电结束时，电流为零，电容器两端电压

一、电容器的充电UC=E4.4电容的充放电把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，电路中有电流流过，两个极板就分别带上了等量的异种电荷。I电容器充电后两极板间存在电场，充电过程是电容器从电源获得电场能的过程．充电：能量转化：4.4电容器充电和放电

放电过程中，随着电容器极板上电荷量的减少，电容器两端电压逐渐减小，放电电流也逐渐减小直至为零，此时放电过程结束。二、电容器的放电I把充电后的电容器的两极板接通，两极板上的电荷互相中和，电容器不再带电，这个过程叫做放电。放电：能量转化：放电的过程是电容器的电场能转化为其他形式的能的过程。

4.4电容的充放电由，可得。所以

需要说明的是，电路中的电流是由于电容器充、放电形成的，并非电荷直接通过了介质。

三、电容器充、放电电流充放电过程中，电容器极板上储存的电荷发生了变化，电路中有电流产生。其电流大小为4.4电容器充电和放电利用电容器的充、放电作用，可用万用表的电阻挡来判别较大容量电容器的质量。