電工基礎(chǔ)課件-電容器

1、模塊三模塊三 電容器電容器教學(xué)重點(diǎn)：教學(xué)重點(diǎn)： 2.能夠根據(jù)要求，正確選擇利用串聯(lián)、并聯(lián)能夠根據(jù)要求，正確選擇利用串聯(lián)、并聯(lián)方式獲得很合適的電容方式獲得很合適的電容1.了解常用電容器的種類、外形和參數(shù)，了解了解常用電容器的種類、外形和參數(shù)，了解電容器的概念、了解儲(chǔ)能元件的概念電容器的概念、了解儲(chǔ)能元件的概念3.能夠掌握充放電規(guī)律，理解電容器充放電工能夠掌握充放電規(guī)律，理解電容器充放電工作特點(diǎn)作特點(diǎn)第一單元第一單元 電容器電容器 任務(wù)任務(wù)1 1 認(rèn)識(shí)電容器認(rèn)識(shí)電容器 任務(wù)任務(wù)2 2 了解電容器充放電、電路了解電容器充放電、電路電容器是電容器是“儲(chǔ)電的容器儲(chǔ)電的容器”，它是儲(chǔ)存，它是儲(chǔ)存和和容納電

2、荷的裝置，也是儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的容納電荷的裝置，也是儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的裝置。裝置。1.1.電容器按其電容量是否可變，可分為電容器按其電容量是否可變，可分為固定固定電容器，可變電容器電容器，可變電容器和和半可變電容器。半可變電容器。一一. .常用電容器的種類常用電容器的種類2.2.電容器按其介質(zhì)的不同，可分為電容器按其介質(zhì)的不同，可分為空氣介質(zhì)空氣介質(zhì)電容器電容器和和固體介質(zhì)電容器（固體介質(zhì)電容器（紙介、云母、紙介、云母、陶瓷、滌綸、玻璃釉、電解電容器陶瓷、滌綸、玻璃釉、電解電容器）。）。任務(wù)任務(wù)1 1 認(rèn)識(shí)電容器認(rèn)識(shí)電容器常用電容器常用電容器 各種介質(zhì)電容器各種介質(zhì)電容器 電容器在電路中的符號(hào)電容器在

3、電路中的符號(hào) 圖形符圖形符號(hào)號(hào)雙連可變電雙連可變電 容容 器器可可 變電容變電容器器半可變電容半可變電容器器電解電容電解電容器器電容電容器器名稱名稱電容器在電路中的符號(hào)電容器在電路中的符號(hào)二二. .電容器的主要參數(shù)電容器的主要參數(shù)1.1.標(biāo)稱標(biāo)稱電容電容和和允許允許偏差偏差2.2.額定工作電壓額定工作電壓3.3.絕緣電阻絕緣電阻三三. .電容量電容量UQC 如圖所示，如圖所示，當(dāng)電容器極板上所帶的電量當(dāng)電容器極板上所帶的電量 Q Q 增加時(shí)增加時(shí)，兩極板間的電壓，兩極板間的電壓 U U 也隨之也隨之增加，增加，但但 Q Q 與與 U U 的比值是一個(gè)的比值是一個(gè)恒量。恒量。電量電量Q Q端電壓

4、端電壓U U電容量反映電容量反映了電容器儲(chǔ)存電荷能力的大了電容器儲(chǔ)存電荷能力的大小，它小，它只與電容本身的性質(zhì)有關(guān)只與電容本身的性質(zhì)有關(guān)，與電容，與電容器所帶的電量及電容器兩極板間的電壓無(wú)器所帶的電量及電容器兩極板間的電壓無(wú)關(guān)。關(guān)。注意：注意：其中其中C C為電容器的電容量為電容器的電容量單位：?jiǎn)挝唬悍ɡɡ?jiǎn)稱法，用簡(jiǎn)稱法，用F F表示表示常用微法常用微法( ( F)F)、皮法皮法(pF)(pF)，它們的它們的關(guān)系關(guān)系為為1 1 F = 10 F = 10 6 6 F = 10F = 10 12 12 pF pF四四. .電容器的連接電容器的連接1.1.電容器的電容器的并并聯(lián)聯(lián)電容器的并聯(lián)電

5、容器的并聯(lián) UQCCUQ111UCQ 222UCQ 333UCQ 332211321UCUCUCQQQQ由于由于并聯(lián)電路電壓相等并聯(lián)電路電壓相等UUUU321UCCCQ)(321結(jié)論：結(jié)論：321CCCCCUQCCC321電容的電容的并并聯(lián)與電阻的聯(lián)與電阻的串串聯(lián)作比較聯(lián)作比較電容的并聯(lián)等效電容為個(gè)電容的和電容的并聯(lián)等效電容為個(gè)電容的和電容器電容器 A A 的電容為的電容為 10 10 F F，充電后電壓為，充電后電壓為 30 V30 V，電容器，電容器 B B 的電容為的電容為 20 20 F F，充電后電，充電后電壓為壓為 15 V15 V，把它們并聯(lián)在一起，其電壓是多，把它們并聯(lián)在一起，

6、其電壓是多少？少？解解：電容器：電容器 A A、B B 連接前的帶電量分別為連接前的帶電量分別為C106421 qqq它們的總電荷量為它們的總電荷量為C103C30101046111 UCqC103UCq并聯(lián)并聯(lián)后的總電容為后的總電容為F103521 CCCV20V10310654 CqU連接連接后的共同電壓為后的共同電壓為2.2.電容器的電容器的串串聯(lián)聯(lián)電容器的串聯(lián)電容器的串聯(lián) 提問(wèn)：你在哪里見(jiàn)過(guò)提問(wèn)：你在哪里見(jiàn)過(guò)Q?Q?答：電流答：電流I=Q/tI=Q/t在串聯(lián)電路中電流在串聯(lián)電路中電流I I處處相等，所以處處相等，所以Q Q也相等也相等而串聯(lián)電路中總電壓為各電壓

7、之和而串聯(lián)電路中總電壓為各電壓之和321UUUUUQCCQU 111CQU 222CQU 333CQU )111(321332211CCCQCQCQCQUCQUCCC1111321結(jié)論：結(jié)論：電容的串聯(lián)等效電容倒數(shù)為各個(gè)電電容的串聯(lián)等效電容倒數(shù)為各個(gè)電容倒數(shù)的和容倒數(shù)的和電容的電容的串串聯(lián)與電阻的聯(lián)與電阻的并并聯(lián)作比較聯(lián)作比較3211111CCCCC C1 1 = = C C2 2 = = C C3 3 = = C C0 0 = 200 = 200 F F，額定工作電壓為，額定工作電壓為 50 V50 V，電源電壓電源電壓 U U = 120 V = 120 V，求這組串聯(lián)電容器的等效電容，求

8、這組串聯(lián)電容器的等效電容是多大？每只電容器兩端的電壓是多大？在此電壓下是多大？每只電容器兩端的電壓是多大？在此電壓下工作是否安全？工作是否安全？ 解：三只電容串聯(lián)后的等效電容為解：三只電容串聯(lián)后的等效電容為 F67.66F320030 CC每只電容器上所帶的電荷量為每只電容器上所帶的電荷量為每只電容上的電壓為每只電容上的電壓為 V40V1020010863321 CqUUU電容器電容器上的電壓小于它的額定電壓，因此電容在上的電壓小于它的額定電壓，因此電容在這種情況下工作是安全的。這種情況下工作是安全的。 C108C1201067.6636321 CUqqqq現(xiàn)有現(xiàn)有兩只電容器，其中一只電容器的

9、電容為兩只電容器，其中一只電容器的電容為 C C1 1 = 2 = 2 F F，額，額定工作電壓為定工作電壓為 160 V160 V，另一只電容器的電容為，另一只電容器的電容為 C C2 2 = 10 = 10 F F，額定工作電壓為額定工作電壓為 250 V250 V，若將這兩只電容器串聯(lián)起來(lái)，接在，若將這兩只電容器串聯(lián)起來(lái)，接在 300 V300 V的直流電源上，如圖的直流電源上，如圖 所所示，問(wèn)每只電容器上的電壓是示，問(wèn)每只電容器上的電壓是多少？這樣使用是否安全？多少？這樣使用是否安全？ 解：兩只電容器串聯(lián)后的等效電容為解：兩只電容器串聯(lián)后的等效電容為各電容的電荷量為各電容的電荷量為各電

10、容器上的電壓為各電容器上的電壓為VVV501010105V2501021056422264111 CqUCqUC105C3001067. 14621 CUqqF67. 1F1021022121 CCCCC由于由于電容器電容器 C C1 1 的額定電壓是的額定電壓是 160 V160 V，而實(shí)際加在它上面的電壓，而實(shí)際加在它上面的電壓是是 250 V250 V，遠(yuǎn)大于它的額定電壓，所以電容器，遠(yuǎn)大于它的額定電壓，所以電容器 C C1 1可能會(huì)被擊穿；可能會(huì)被擊穿；當(dāng)當(dāng) C C1 1 被擊穿后，被擊穿后，300 V300 V的電壓將全部加在的電壓將全部加在C C2 2 上，這一電壓也大于上，這一電

11、壓也大于它的額定電壓，因而也可能被擊穿。由此可見(jiàn)，這樣使用是不安它的額定電壓，因而也可能被擊穿。由此可見(jiàn)，這樣使用是不安全的。本題中，每只電容器允許充入的電荷量分別為全的。本題中，每只電容器允許充入的電荷量分別為C105 . 2C2501010C102 . 3C160102362461 qq為了為了使使 C C1 1 上的電荷量不超過(guò)上的電荷量不超過(guò) 3.2 3.2 10 10 4 4 C C，外加總電壓應(yīng)不，外加總電壓應(yīng)不超過(guò)超過(guò)V192V1067. 1102 . 364 U電容電容值不等的電容器串聯(lián)使用時(shí)，每只電容上分配的電壓與其值不等的電容器串聯(lián)使用時(shí)，每只電容上分配的電壓與其電容成反比

12、。電容成反比。 任務(wù)任務(wù)2 2 了解電容器充，放電了解電容器充，放電提問(wèn)：提問(wèn)：電容器在直流電路中相當(dāng)于斷怎么會(huì)電容器在直流電路中相當(dāng)于斷怎么會(huì)有電流呢？如果沒(méi)有電流的話有電流呢？如果沒(méi)有電流的話Q Q應(yīng)該是應(yīng)該是0 0吧吧? ?1.1.電容器的充電電容器的充電電容電電容電壓為壓為U=0U=0電容電電容電壓為壓為U=U0U=U0電源電電源電壓為壓為U=U0U=U0此時(shí)電容器充電結(jié)束，電容器兩端電壓與電源兩點(diǎn)此時(shí)電容器充電結(jié)束，電容器兩端電壓與電源兩點(diǎn)電壓相等，無(wú)電壓降，所以無(wú)電流，電路相當(dāng)于電壓相等，無(wú)電壓降，所以無(wú)電流，電路相當(dāng)于斷斷路路。充電結(jié)論：充電結(jié)論：1.1.電容器在沒(méi)有儲(chǔ)存電荷電容

13、器在沒(méi)有儲(chǔ)存電荷時(shí)電壓為時(shí)電壓為0 02.2.電容器帶上電荷的過(guò)程就電容器帶上電荷的過(guò)程就是電容器的充電過(guò)程是電容器的充電過(guò)程3.3.電容器充電時(shí)流過(guò)的電流電容器充電時(shí)流過(guò)的電流有大變小有大變小4.4.電容器充電時(shí)電容器兩端電容器充電時(shí)電容器兩端電壓由小變大電壓由小變大t(s)t(s)I It(s)t(s)U U22121CCCCUQUW當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電容器兩極板間的電壓達(dá)到穩(wěn)定當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電容器兩極板間的電壓達(dá)到穩(wěn)定值值 U UC C，此時(shí)，電容器所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量應(yīng)為整個(gè)充電，此時(shí)，電容器所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能量應(yīng)為整個(gè)充電過(guò)程中電源運(yùn)送電荷所做的功之和，即把圖中每一小過(guò)程中電源運(yùn)送電荷所做的功之

14、和，即把圖中每一小段所做的功都加起來(lái)段所做的功都加起來(lái)。2.2.電容器的放電電容器的放電容電電容電電壓為壓為U=U0U=U0電源電電源電壓為壓為U=U0U=U0此時(shí)電容器充放電結(jié)束，電容器兩端電壓為此時(shí)電容器充放電結(jié)束，電容器兩端電壓為0 0，電路，電路中電流為中電流為0 0電源斷電源斷開(kāi)開(kāi)容電電容電電壓為壓為U=0U=0放電結(jié)論：放電結(jié)論：1.1.電容器放電時(shí)電量會(huì)逐電容器放電時(shí)電量會(huì)逐漸減小為漸減小為0 02.2.電容器放電時(shí)流過(guò)的電流電容器放電時(shí)流過(guò)的電流有大變小有大變小3.3.電容器充電時(shí)電容器兩端電容器充電時(shí)電容器兩端電壓由大變小電壓由大變小t(s)t(s)I It(s)t(s)U

15、U電容充放電電容充放電結(jié)論結(jié)論：1.1.電容器在接通電源的瞬間充電電流最大；電源達(dá)電容器在接通電源的瞬間充電電流最大；電源達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，電容器中的電流為零，相當(dāng)于開(kāi)路。到穩(wěn)定時(shí)，電容器中的電流為零，相當(dāng)于開(kāi)路。2.2.電容器是儲(chǔ)能元件，不消耗電能，其充放電容器是儲(chǔ)能元件，不消耗電能，其充放電過(guò)程是能量存儲(chǔ)、釋放過(guò)程。電過(guò)程是能量存儲(chǔ)、釋放過(guò)程。3.3.選擇不同的選擇不同的R R、C C值可以改變充放電的快慢。值可以改變充放電的快慢。點(diǎn)解點(diǎn)解電容正電容正負(fù)極判別負(fù)極判別電解電容外面有一條很粗電解電容外面有一條很粗的白的白( (金金) )線，白線里面有線，白線里面有“- -”號(hào)，這便是電解電容號(hào)，這

16、便是電解電容的的負(fù)極負(fù)極，另外一邊則是，另外一邊則是正正極極。測(cè)量時(shí)將萬(wàn)用表的。測(cè)量時(shí)將萬(wàn)用表的黑黑表筆表筆接電容接電容正極正極，紅表筆紅表筆接電容接電容負(fù)極負(fù)極。利用利用電容器的充、放電作用，可用萬(wàn)用表的電阻擋來(lái)判別較大電容器的充、放電作用，可用萬(wàn)用表的電阻擋來(lái)判別較大容量電容器的質(zhì)量。容量電容器的質(zhì)量。將萬(wàn)用表的表棒分別與電容器的兩端接觸，將萬(wàn)用表的表棒分別與電容器的兩端接觸，若指針偏轉(zhuǎn)后又很快回到接近于起始位置的地方，則說(shuō)明電容若指針偏轉(zhuǎn)后又很快回到接近于起始位置的地方，則說(shuō)明電容器的質(zhì)量很好，漏電很小；若指針回不到起始位置，停在標(biāo)度器的質(zhì)量很好，漏電很小；若指針回不到起始位置，停在標(biāo)度盤(pán)某處，說(shuō)明電容器漏電