《电工技术基础与技能》第四章电容-PPT课件资料.ppt

1、第四章了解电容器、电容器、教学重点、电容器的充放电过程。 1、理解容量概念及其修正运算。 2 .掌握电容器串并行性质和等效电容的校正算法。 3 .了解电容器充放电过程中的能量转换规律和相关修正算法。 教学难点，4电容器，4.1电容器与电容器，4.2电容器的连接，4.3电容器的充电与放电，4.4电容器的电场能量，单元总结，4.1电容器与电容器，1，电容器，2，电容器，3，平行板电容器2种：电容器根据其容量是否可变，分为固定电容器和可变电容器，可变电容器也包括半可变电容器。 电路中的符号请参照表4-1。 一、电容器、固定电容器的容量一定，其性能和用途与两极板之间的介质有关。 常用的介质有云母、陶瓷

2、、金属氧化膜、纸介质、铝电解质等。 电解电容器分为正、负极部分，使用时请勿反转极性或与交流电路连接。 不那样做的话，电解电容器会被破坏。 容量在一定范围内可调整的电容器称为可变电容器。 半可变电容器也被称为微调电容器。 一般的电容器如图4-1所示。 图4-1常用电容器，3作用：电容器是蓄积电荷进行收容的装置，也是蓄积电场能量的装置。 电容器的每个极板蓄积的电荷量称为电容器的电荷量。 将电容器的两极板分别与电源的正、负极连接，使电容器的两极板分别带等量的异种电荷的过程称为电容器的充电过程。 电容器充电后，极板之间有电场和电压。 用一根导线连接电容器的两极板，两极板上的正、负电荷中和，电容器的电荷

3、量丧失的过程称为电容器的放电过程。 4平板冷凝器：由相互平行接近，相互绝缘的2张金属板构成的冷凝器，被称为平行板冷凝器。 最简单的电容器。 图4-2表示平行板电容器的示意图。图4-2平行板电容器、1电容器c :如图4-2所示，当在电容器极板带电的电荷量q增加或减少时，两极板间的电压u也增加或减少，但q与u之比是一定量，Q/U的值因电容器而不同。 电容器反映了电容器蓄积电荷的能力的大小，只与电容器自身的性质有关，与电容器具有的电荷量和电容器两极板间的电压没有关系。 电容器所具有电荷量与两极板间的电压之比被称为电容器的电容、二、电容，图4-2平行板电容器，二单位：电容的单位为f (法)、f (微法

4、)、pF (皮法)，它们的关系为1f=的真空介电常数与某电介质的介电常数即，三、平行板电容器的电容、r=/0、0.861012f/m、图4-2平行板电容器、表4、1电容器是电容器的固有特性，仅与两极板的正对面积、板间距离及极板间的介质有关，电容器是否带电2任意两个导体之间存在电容器。 3电容器有耐压值，如果施加在电容器两极板间的电压大于额定电压，电容器就会被破坏。 四、说明、【例4-1】在电动势1000 V的直流电源上连接一个电容器6.8 F的电容器，充电结束后，求出电容器极板带电的电荷量。解：根据容量定义式，Q=CU=(6.8 106 1000) C=0.0068 C，【例4-2】有真空电容

5、器，其容量为8.2 F，其间充满云母介质，两极板间的距离加倍后调查云母的相对介电常数r=7，真空电容器的电容云母电容器的电容器可以比较两个公式，将4.2电容器的连接、1、电容器的串联、2、电容器的并联、几个电容器的首尾与一个不分支的电路连接，称为电容器，另一方面，称为电容器的串联、图如果将各个电容器的电容分别设为C1、C2、C3，将电压分别设为U1、U2、U3，则总电压u等于各个电容器上的电压之和，因此，如果将串联总电容(等效电容)设为c，即串联电容器总电容的倒数分别相等【例4】 C1=C2=C3=C0=200 F，额定工作电压为50 V，电源电压U=120 V，求出该串联电容器的等效电容是多

6、少？ 每个电容器两端的电压是多少？ 在这个电压下工作安全吗？图4-3电容器的串联、解：由于三个电容器串联后的等效电容器、各电容器带电的电荷量、各电容器的电压、电容器的电压比其额定工作电压小，所以电容器在该状况下工作是安全的。 【例4-4】现有的两个电容器，在一个电容器的电容C1=2 F、额定工作电压160 V、另一个电容器的电容C2=10 F、额定工作电压250 V下，如果将这两个电容器串联连接，则如图4所示，连接到300 V的直流电源，如此使用图4-4例题4-4图、解：两电容器串联连接的等效电容是各电容器的电荷量，对各电容器施加的电压是，电容器C1的额定动作电压为160 V，实际对其施加的电

7、压为250 V，远远大于该额定动作电压， 如果电容器C1被破坏的可能性C1被破坏，则C2上全部被施加300 V的电压，该电压也比额定工作电压大，也有可能被破坏。 由此可见，这种使用是不安全的。 在本问题中，如果串联使用电容不同的电容器，使得C1上的电荷量不超过3.2 104 C，施加总电压不超过，则可对各电容器充电的电荷量与该电容成反比。如图4-5所示，是连接几个电容器的一端，另一端也连接的连接方式，称为电容器的并联连接。 二、电容器并联、图4-5电容器并联、电容器并联时，施加于各电容器的电压相等。 设电容器的电容分别为C1、C2、C3，带电的电荷量分别为q1、q2、q3，则电容器组中蓄积的总

8、电荷量q是设各电容器带电的电荷量之和、即并联电容器的总电容(等效电容)为c，从q=CU得到， 【例4-5】电容器a的电容器为10 F，充电后电压为30 V，电容器b的电容器为20 F，充电后电压为15 V，如果将它们并联连接，其电压是多少？ 电容器a、b连接前的带电量分别为连接后的公共电压、并联后的总电容器、它们的总电荷量、4.3电容器的充电和放电、一、电容器的充电、二、电容器的放电、三、电容器的充放电电流、四、电容器的质量充电结束后，电流为零在电容器的充电、UC=E、放电中，随着电容器极板上电荷量的减少，电容器的两端电压逐渐减少，放电电流也逐渐减少到零，此时放电过程结束。 可以自由得到。因而

9、，电路中的电流是由电容器的充放电形成的，并且电荷不是直接通过介质。 二、电容器放电、三、电容器充放电电流、充放电过程中，电容器极板所储存的电荷发生变化，电路产生了电流。 其电流的大小可以利用电容器的充放电作用，通过测试器的电阻来判断大容量电容器的品质。 如果使万用表的时间修正棒分别接触电容器的两端，指针偏向并立即拉近开始位置，则表示电容器的品质良好，漏电小；如果指针没有拉到开始位置，则表示电容器停在拨盘的某处，漏电严重， 此时，指针所指的电阻值表示该电容器的泄漏电阻值。如果指针偏转到零欧姆位置后不开门，则表示电容器内部短路。如果指针完全不偏转，则电容器内部可能断线。 四、电容器的品质判别，第四

10、节电容器的电场能量，一、电容器的电场能量，二、电容器在电路中的作用，一能量源电容器在充电中电荷积蓄在两极板上，在极板间形成电场。 电场中有能量，这种能量从电源中吸收，储存在电容器中。 2蓄电尺寸的补正算电容器充电时，极板上的电荷量q逐渐增加，两板间电压uC也逐渐增加，电压与电荷量成比例，即q=CuC。 另一方面，根据电容器的电场能量、图4-6uCq的关系，将对电容器充电的总电荷量q分为多个小等分，各个电荷量q表示在某短时间内增加到电容器极板的电荷量，在此期间，电容器两端的电压被认为是UC， 此时，电源输送电荷在该时间积蓄在电容器中的能量增加，式中，设电容器c的单位为f、电压UC的单位为v、电荷

11、量q的单位为c、能量的单位为j。 电容器中积蓄的能量与电容器的电容器成正比，与电容器两极板间电压的平方成正比。 充电结束后，电容器两极板间的电压达到稳定值UC。 此时，电容器中储存的电场能量必须加上充电中电源输送电荷的功之和，即图中各段的功。 可以用积分的方法得到，当电容器的两端电压增加时，电容器从电源吸收能量蓄积的电容器的两端的电压下降，电容器释放原本蓄积的能量。 即，电容器本身仅与电源进行能量交换，损失能量，因此电容器是蓄电元件。 实际电容器由于介质漏电等原因，为了使电容器发热，需要消耗一些能量。 这种能量消耗被称为电容器的损耗。 二、电容器在电路中的作用，单元总结一、电容器、二、电容器、三、电容器的连接，二平行板电容器是最简单的电容器，由相互绝缘接近的平行金属板构成。 1、相互接近、相互绝缘的两个导体可视为一个电容器。 3电容器是蓄电元件。 充电时积蓄能量，放电时释放积蓄的能量。 电容器中积蓄的电场能量，另一方面，如果电容器极板中积蓄的电荷量不变，则电路中不流过电流，电容器极板上附着的电荷量变化，则电路中流过电流，该电流的大小、施加在4个电容器两端的电压超过其额定动作电压不那样做的话，电容器有可能被破坏。 1电容器具有的电荷量与其两极板间的电压之比称为电容器的容量。 2电容器是电容器的固有特性，外