實(shí)訓(xùn)任務(wù)31電容器的認(rèn)識(shí)和使用

1、 主主 編：徐超明編：徐超明副主編：李副主編：李 珍、姚華青、陳建新珍、姚華青、陳建新 王平康、劉王平康、劉 強(qiáng)強(qiáng) 工作任務(wù)： 萬(wàn)用表檢測(cè)電容器 。 萬(wàn)用表檢測(cè)電感器線圈 。 動(dòng)態(tài)電路測(cè)試 。 RC電路充放電特性的測(cè)試 。 RL電路過(guò)渡過(guò)程的測(cè)試 。 一階動(dòng)態(tài)電路全響應(yīng)的測(cè)試 。2021-12-2522021-12-2533.1.1 3.1.1 電容器電容器的認(rèn)識(shí)的認(rèn)識(shí)實(shí)訓(xùn)實(shí)訓(xùn)3-13-1：萬(wàn)用表檢測(cè)電容器：萬(wàn)用表檢測(cè)電容器3.1.2 3.1.2 電容元件及其連接電容元件及其連接2021-12-254 電容器的基本結(jié)構(gòu)是在兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體之間覆一層電容器的基本結(jié)構(gòu)是在兩個(gè)相互靠近的導(dǎo)體之間覆

2、一層不導(dǎo)電的絕緣材料（介質(zhì)）。不導(dǎo)電的絕緣材料（介質(zhì)）。 它的功能是介質(zhì)兩邊儲(chǔ)存一定的電荷或電能。它的功能是介質(zhì)兩邊儲(chǔ)存一定的電荷或電能。 電容器利用其充、放電以及電容器利用其充、放電以及“通交流、隔直流，通高頻、通交流、隔直流，通高頻、阻低頻阻低頻”的特性，廣泛應(yīng)用于濾波、隔直、交流旁路、交的特性，廣泛應(yīng)用于濾波、隔直、交流旁路、交流耦合、調(diào)諧、高頻等電路中。流耦合、調(diào)諧、高頻等電路中。2021-12-2551、電容器常見(jiàn)種類電容器常見(jiàn)種類（a）云母電容器）云母電容器 （b）金屬化紙質(zhì)電容器）金屬化紙質(zhì)電容器 （c） 片狀電容器片狀電容器（d） 瓷片電容器瓷片電容器 （e）絳綸電容器）絳綸電

3、容器 （f）超高壓電容器）超高壓電容器（g）電解電容器）電解電容器 （h）可變電容器）可變電容器 （i）微調(diào)電容器）微調(diào)電容器2021-12-2562、電容器的主要參數(shù)電容器的主要參數(shù) （1）電容量是電容器儲(chǔ)存電荷的能力，簡(jiǎn)稱電容。）電容量是電容器儲(chǔ)存電荷的能力，簡(jiǎn)稱電容。SI（國(guó)際單位制）單位是法拉（國(guó)際單位制）單位是法拉（F）。其他常用的單位還有：）。其他常用的單位還有：毫法（毫法（mF）、微法（）、微法（F）、納法（）、納法（nF）和皮法）和皮法 (pF)。 1F =103 mF =106F =109 n F =1012 pF 在電容器上標(biāo)注的電容量值，稱為標(biāo)稱容量。在電容器上標(biāo)注的電容

4、量值，稱為標(biāo)稱容量。 （2）額定耐壓是指在規(guī)定溫度范圍下，電容器正常工額定耐壓是指在規(guī)定溫度范圍下，電容器正常工作時(shí)能承受的最大直流電壓作時(shí)能承受的最大直流電壓。 電容器的主要參數(shù)有電容量和額定耐壓。電容器的主要參數(shù)有電容量和額定耐壓。2021-12-2573、電容器的標(biāo)志內(nèi)容及方法電容器的標(biāo)志內(nèi)容及方法 電容器型號(hào)命名由四部分內(nèi)容組成，其中第三部分作為補(bǔ)充電容器型號(hào)命名由四部分內(nèi)容組成，其中第三部分作為補(bǔ)充說(shuō)明電容器的某些特征，如無(wú)說(shuō)明，則只需三部分組成，即兩個(gè)說(shuō)明電容器的某些特征，如無(wú)說(shuō)明，則只需三部分組成，即兩個(gè)字母一個(gè)數(shù)字。大多數(shù)電容器都由三部分內(nèi)容組成。字母一個(gè)數(shù)字。大多數(shù)電容器都由

5、三部分內(nèi)容組成。電容器型號(hào)命名格式電容器型號(hào)命名格式例如：例如：CY510 云母電容，一級(jí)精度（云母電容，一級(jí)精度（5%）510 pF； CLlnK 滌綸電容，滌綸電容，K級(jí)精度（級(jí)精度（10%）lnF； CC224 瓷介質(zhì)電容，瓷介質(zhì)電容，級(jí)精度（級(jí)精度（20%）0.22F。 一般電容器主體一般電容器主體上除標(biāo)上述符號(hào)外，上除標(biāo)上述符號(hào)外，還標(biāo)有標(biāo)稱容量、額還標(biāo)有標(biāo)稱容量、額定電壓、精度與技術(shù)定電壓、精度與技術(shù)條件等。條件等。1）型號(hào)命名方法）型號(hào)命名方法2021-12-258（1）字母數(shù)字混合標(biāo)法字母數(shù)字混合標(biāo)法 其中數(shù)字表示有效數(shù)值，字母表示數(shù)值的單位。字母有時(shí)既其中數(shù)字表示有效數(shù)值，字

6、母表示數(shù)值的單位。字母有時(shí)既表示單位也表示小數(shù)點(diǎn)。表示單位也表示小數(shù)點(diǎn)。 如：如：3p33p3表示表示3.3pF,223.3pF,22表示表示0.22F0.22F，3n93n9表示表示3.9nF3.9nF。2）容量的標(biāo)志方法）容量的標(biāo)志方法3、電容器的標(biāo)志內(nèi)容及方法電容器的標(biāo)志內(nèi)容及方法 （2）數(shù)字直接表示法數(shù)字直接表示法 用用1 14 4數(shù)字表示，不標(biāo)單位。數(shù)字表示，不標(biāo)單位。 當(dāng)數(shù)字部分大于當(dāng)數(shù)字部分大于1 1時(shí)，其單位為時(shí)，其單位為pFpF；當(dāng)數(shù)字部分大于；當(dāng)數(shù)字部分大于0 0小于小于1 1時(shí)，時(shí)，其單位為其單位為FF。 如：如：22002200表示表示2200pF2200pF，0.10

7、.1表示表示0.1F0.1F。 2021-12-259（4）色碼表示法色碼表示法 與電阻器的色環(huán)表示法類似，顏色涂于電容器的一端或從頂與電阻器的色環(huán)表示法類似，顏色涂于電容器的一端或從頂端向引線排列。端向引線排列。（3） 數(shù)碼表示法數(shù)碼表示法 一般用三位數(shù)字來(lái)表示容量的大小，單位為一般用三位數(shù)字來(lái)表示容量的大小，單位為pF。前兩位為有效。前兩位為有效數(shù)字，后一位表示位率，即乘以數(shù)字，后一位表示位率，即乘以10i（i為第三位數(shù)字）。若第三位為第三位數(shù)字）。若第三位為數(shù)字為數(shù)字9或者或者8，則乘以，則乘以10-1或者或者10-2。 如：如：224代表代表22104 pF，即，即0.22F；229代

8、表代表2210-1 pF，即，即2.2pF 2）容量的標(biāo)志方法）容量的標(biāo)志方法3、電容器的標(biāo)志內(nèi)容及方法電容器的標(biāo)志內(nèi)容及方法 2021-12-25104、電容器的選用電容器的選用應(yīng)根據(jù)不同的電路，不同的要求來(lái)選用電容器。應(yīng)根據(jù)不同的電路，不同的要求來(lái)選用電容器。例如：在濾波電路、退耦電路中選用電解電容器；例如：在濾波電路、退耦電路中選用電解電容器；在高頻、高壓電路中選用瓷介質(zhì)電容器、云母電容器；在高頻、高壓電路中選用瓷介質(zhì)電容器、云母電容器；在諧振電路中選用云母電容器、陶瓷電容器、有機(jī)薄在諧振電路中選用云母電容器、陶瓷電容器、有機(jī)薄膜電容器；膜電容器；作隔直流用時(shí)可選用滌綸電容器、云母電容器

9、、電解作隔直流用時(shí)可選用滌綸電容器、云母電容器、電解電容器等。電容器等。1）電容器型號(hào)的選用）電容器型號(hào)的選用電解電容電解電容有正、負(fù)極之分，使用時(shí)應(yīng)注意有正、負(fù)極之分，使用時(shí)應(yīng)注意極性極性，它，它不能用于交流電路。不能用于交流電路。 2021-12-25114、電容器的選用電容器的選用2）電容器的額定工作電壓選?。╇娙萜鞯念~定工作電壓選取 電容器的額定工作電壓是指電容器長(zhǎng)期使用時(shí)能電容器的額定工作電壓是指電容器長(zhǎng)期使用時(shí)能可靠工作，不被擊穿所能承受的最大直流電壓值。可靠工作，不被擊穿所能承受的最大直流電壓值。 每個(gè)電容器都有一定的耐壓程度，所選電容的電每個(gè)電容器都有一定的耐壓程度，所選電容的

10、電壓一般應(yīng)使其額定值高于線路施加在電容兩端電壓的壓一般應(yīng)使其額定值高于線路施加在電容兩端電壓的20%20%30%30%，個(gè)別電路工作電壓波動(dòng)較大時(shí)，須有更大，個(gè)別電路工作電壓波動(dòng)較大時(shí)，須有更大的安全裕量。的安全裕量。2021-12-25124、電容器的選用電容器的選用3）電容器標(biāo)稱容量及精度等級(jí)的選?。╇娙萜鳂?biāo)稱容量及精度等級(jí)的選取 各類電容均有其標(biāo)稱值系列及精度等級(jí)。各類電容均有其標(biāo)稱值系列及精度等級(jí)。 在確定容量精度時(shí)，應(yīng)首先考慮電路對(duì)容量精度在確定容量精度時(shí)，應(yīng)首先考慮電路對(duì)容量精度的要求，不同精度的電容價(jià)格相差很大，不要盲目追的要求，不同精度的電容價(jià)格相差很大，不要盲目追求電容的精度

11、等級(jí)。求電容的精度等級(jí)。 電容器的電容量應(yīng)選取靠近計(jì)算值的一個(gè)標(biāo)稱量。電容器的電容量應(yīng)選取靠近計(jì)算值的一個(gè)標(biāo)稱量。2021-12-25131 1）用萬(wàn)用表檢測(cè)電容器的好壞）用萬(wàn)用表檢測(cè)電容器的好壞 用萬(wàn)用表歐姆擋的用萬(wàn)用表歐姆擋的R R1k1k或或R R10k10k，通過(guò)測(cè)量電容器的，通過(guò)測(cè)量電容器的充放電過(guò)程，可對(duì)電容器的好壞作粗略判斷。充放電過(guò)程，可對(duì)電容器的好壞作粗略判斷。 若電容器有充放電過(guò)程，且表針最終能回到若電容器有充放電過(guò)程，且表針最終能回到處，則電容器處，則電容器基本正常?；菊?。 若萬(wàn)用表的指針始終指向零處，則電容器已短路。若萬(wàn)用表的指針始終指向零處，則電容器已短路。 若萬(wàn)

12、用表的指針始終不動(dòng)，指向無(wú)窮處，則電容已斷路，以若萬(wàn)用表的指針始終不動(dòng)，指向無(wú)窮處，則電容已斷路，以上兩種電容器都屬于損壞，不能正常工作。上兩種電容器都屬于損壞，不能正常工作。 上述檢測(cè)方法對(duì)于上述檢測(cè)方法對(duì)于5000pF5000pF及其以上的電容器較為適用。及其以上的電容器較為適用。 對(duì)于容量較小的電容器以及電容器的其他參數(shù)則需要通過(guò)專對(duì)于容量較小的電容器以及電容器的其他參數(shù)則需要通過(guò)專用儀器進(jìn)行檢測(cè)。用儀器進(jìn)行檢測(cè)。實(shí)訓(xùn)流程：實(shí)訓(xùn)流程：2021-12-25142 2）用萬(wàn)用表判斷電解電容的極性）用萬(wàn)用表判斷電解電容的極性 一般電解電容都具有極性標(biāo)志，若標(biāo)記不清可借萬(wàn)用表判一般電解電容都具有

13、極性標(biāo)志，若標(biāo)記不清可借萬(wàn)用表判斷其極性。斷其極性。 用萬(wàn)用表歐姆擋檢查其漏電電阻值，然后交換表筆再測(cè)一次，用萬(wàn)用表歐姆擋檢查其漏電電阻值，然后交換表筆再測(cè)一次，以漏電電阻值較小的一次確定，黑表筆所接的一端是電解電容的以漏電電阻值較小的一次確定，黑表筆所接的一端是電解電容的正極正極“+ +”，紅表筆所接的一端則是電解電容的負(fù)極，紅表筆所接的一端則是電解電容的負(fù)極“- -”。實(shí)訓(xùn)流程：實(shí)訓(xùn)流程：注意注意：每次測(cè)試前都應(yīng)將電容器兩極引線每次測(cè)試前都應(yīng)將電容器兩極引線“短短觸觸”一下，放電后再測(cè)。一下，放電后再測(cè)。2021-12-2515實(shí)訓(xùn)流程：實(shí)訓(xùn)流程：電容器標(biāo)志電容器標(biāo)志電容器名稱電容器名稱電

14、容值電容值額定耐壓額定耐壓誤差誤差質(zhì)量檢測(cè)質(zhì)量檢測(cè)（好、壞）（好、壞）表表3-1 3-1 電容器的識(shí)別與檢測(cè)電容器的識(shí)別與檢測(cè)2021-12-25161、電容元件及其特性電容元件及其特性 忽略電容器的其他次要性質(zhì)，用一種代表電容器基本性能的理想忽略電容器的其他次要性質(zhì)，用一種代表電容器基本性能的理想二端元件作模型，這就是電容元件。二端元件作模型，這就是電容元件。（a）普通電容器（）普通電容器（b）電解電容器（）電解電容器（c）可變電容器（）可變電容器（d）微變電容（）微變電容（e）雙聯(lián)可變電容器）雙聯(lián)可變電容器圖圖3.3 電容器常見(jiàn)符號(hào)電容器常見(jiàn)符號(hào)2021-12-25171、電容元件及其特性

15、電容元件及其特性圖圖3.4 電容上電壓與電流電容上電壓與電流qCu電容器的電容電容器的電容q：電容器極板上所帶：電容器極板上所帶的電荷量的電荷量u：電容器兩端的電壓：電容器兩端的電壓 當(dāng)電容兩端電壓發(fā)生變化時(shí)，電容極板上的電荷也會(huì)當(dāng)電容兩端電壓發(fā)生變化時(shí)，電容極板上的電荷也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，在電路中就會(huì)形成電流。相應(yīng)地發(fā)生變化，在電路中就會(huì)形成電流。電容上的電流與電壓取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)：電容上的電流與電壓取關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)：電路中的電流電路中的電流dqidt或者或者duiCdt2021-12-25181、電容元件及其特性電容元件及其特性duiCdt結(jié)論結(jié)論1：i與與 u的變化率的變化率成正比。成正

16、比。u u變化大變化大ii大大u u變化小變化小ii小小u u不變（直流）不變（直流）i=0i=0電容特性：通交流、隔直流。電容特性：通交流、隔直流。動(dòng)態(tài)元件動(dòng)態(tài)元件 由于由于i是有限值，是有限值， 也須為有限值。也須為有限值。dudt結(jié)論結(jié)論2：電容兩端的電壓不可能躍變，電容兩端的電壓不可能躍變， 即：即：電容電壓電容電壓的變化具有的變化具有連續(xù)性連續(xù)性。2021-12-251、電容元件及其特性電容元件及其特性C伏安特性：伏安特性：將上式兩邊同乘上將上式兩邊同乘上 u，并積分，則得：，并積分，則得：t（ ）WCu212結(jié)論結(jié)論3：電容是一種儲(chǔ)能元件電容是一種儲(chǔ)能元件, 將電能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能儲(chǔ)存

17、。將電能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能儲(chǔ)存。u越大，儲(chǔ)存電場(chǎng)能越大越大，儲(chǔ)存電場(chǎng)能越大duiCdttuui tCu uCu2001dd2 電容在某一時(shí)刻的儲(chǔ)能只取決于電容在某一時(shí)刻的儲(chǔ)能只取決于該時(shí)刻該時(shí)刻的電容兩的電容兩極間的極間的電壓值電壓值。192021-12-252、電容的連接電容的連接 當(dāng)電容器的容量或者耐壓不符合要求時(shí)，可以通過(guò)多個(gè)電容進(jìn)行當(dāng)電容器的容量或者耐壓不符合要求時(shí)，可以通過(guò)多個(gè)電容進(jìn)行的適當(dāng)連接以達(dá)到要求。的適當(dāng)連接以達(dá)到要求。1）電容器的并聯(lián)）電容器的并聯(lián) 圖圖3.5（a）所示為三個(gè)電容并聯(lián)的電路。電容并聯(lián)時(shí)，各電容的電）所示為三個(gè)電容并聯(lián)的電路。電容并聯(lián)時(shí)，各電容的電壓為同一電壓。壓為

18、同一電壓。圖圖3.5 3.5 電容的并聯(lián)電容的并聯(lián)20若電壓為若電壓為u，則它們所帶的電，則它們所帶的電量分別為量分別為11qC u22qC u33qC u2021-12-252、電容的連接電容的連接1）電容器的并聯(lián)）電容器的并聯(lián)21三個(gè)電容所帶的總電量三個(gè)電容所帶的總電量123123qqqqCCCu（）圖圖3.5 3.5 電容的并聯(lián)電容的并聯(lián)（a） （b） 圖圖3.5（b）所示為并聯(lián)電容的等效電容，有）所示為并聯(lián)電容的等效電容，有qCu并聯(lián)電容等效公式并聯(lián)電容等效公式123CCCC電容器并聯(lián)時(shí)，電容器并聯(lián)時(shí)，電容器的電容器的電容增電容增加加，但，但工作電壓工作電壓不能超過(guò)不能超過(guò)各電容各電容

19、中的中的最低額定電最低額定電壓壓。2021-12-252、電容的連接電容的連接2）電容器的串聯(lián)）電容器的串聯(lián)22圖圖3.6（a）所示為三個(gè)電容串聯(lián)的電路。）所示為三個(gè)電容串聯(lián)的電路。電容串聯(lián)時(shí)，各電容所帶的電量電容串聯(lián)時(shí)，各電容所帶的電量相等，設(shè)為相等，設(shè)為q，即，即112233qC uC uC u它們的電壓分別為它們的電壓分別為123123qqquuuCCC，2021-12-252、電容的連接電容的連接2）電容器的串聯(lián)）電容器的串聯(lián)23圖圖3.6（a）為三個(gè)電容串聯(lián)的電路。）為三個(gè)電容串聯(lián)的電路。串聯(lián)電路總電壓串聯(lián)電路總電壓 圖圖3.6（b）所示為串聯(lián)電容的等效電容）所示為串聯(lián)電容的等效電容

20、123uuuu123qqqCCC123111qCCC（）qCu串聯(lián)電容等效公式串聯(lián)電容等效公式1231111CCCC2021-12-252、電容的連接電容的連接2）電容器的串聯(lián)）電容器的串聯(lián)24圖圖3.6（a）為三個(gè)電容串聯(lián)的電路。）為三個(gè)電容串聯(lián)的電路。 由于電容串聯(lián)時(shí)各電容所帶的電量相等，因此要求每一只電容器均能由于電容串聯(lián)時(shí)各電容所帶的電量相等，因此要求每一只電容器均能安全工作的電荷量是各電容器最大允許帶電量的最小值。安全工作的電荷量是各電容器最大允許帶電量的最小值。 然后根據(jù)有關(guān)公式來(lái)確定串聯(lián)電容組的耐壓。然后根據(jù)有關(guān)公式來(lái)確定串聯(lián)電容組的耐壓。123123111uuuCCC： ：各電容的電壓與其容量成反比。各電容的電壓與其容量成反比。2021-12-2525【例例3-1】現(xiàn)有兩電容現(xiàn)有兩電容C1：100F/500V（電