第3章 電 容 器《電工技術(shù)》教學(xué)課件

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第三章電容器3-1電容器與電容一、電容器1、定義：電容器是一種儲存電能的元件。2、結(jié)構(gòu)：極板、介質(zhì)、電極。3、“隔直”特性：由于電容器的兩個極板之間是絕緣的，所以直流電不能通過電容器。電容器的結(jié)構(gòu)二、電容（量）1、定義：

電容器任一極板上的帶電量Q與兩極板之間的電壓U的比值稱為電容量，簡稱電容，用C表示。即：

式中

Q──任一極板上的電量，單位稱庫侖(C)。

U──兩極板間的電壓，單位稱伏特(V)。

C──電容量，單位稱法拉(F)。電容是一個反映電容器儲存電能能力的大小的物理量。它只與電容器本身的性質(zhì)有關(guān)，與電容器所帶的電量及電容器兩極板間的電壓無關(guān)。2、單位：

法拉(F)，1F=1C/V。常用單位還有微法(

F)、皮法(pF)

例3-1-1將一個電容為6.8

F的電容器接到電動勢為1

000

V的直流電源上，充電結(jié)束后，求電容器極板上所帶的電量。

解：根據(jù)C=Q/U

得

三、平行板電容器的電容

平行板電容器的電容C，跟介質(zhì)的介電常數(shù)

成正比，跟兩極板正對的面積S成正比，跟極板間的距離成d反比，即介電常數(shù)

由介質(zhì)的性質(zhì)決定，單位是F/m。

平行板電容器

四、電容器的類型1、固定電容器：電容量固定不變的電容器。

電解電容器：

固定電容器中的電解電容器有正負(fù)極之分，使用時不可將極性接反或接到交流電路中，否則會將電解電容器擊穿。2、可變電容器：電容量在一定范圍內(nèi)可調(diào)的電容器叫可變電容器。半可變電容器

五、電容的主要參數(shù)1、額定工作電壓：一般稱耐壓，指電容器長期正常工作時所能承受的最大電壓。2、標(biāo)稱容量：電容器上標(biāo)明的電容量稱標(biāo)稱容量。3、介質(zhì)損耗：電容器的絕緣介質(zhì)在交變電壓的作用下產(chǎn)生的能量消耗。4、絕緣電阻：電容兩極之間的電阻叫做絕緣電阻，或者叫做漏電電阻。3-2電容器的連接一、電容器的串聯(lián)1、定義：把幾個電容器首尾相接連成一個無分支的電路，稱為電容器的串聯(lián)。2、電容器串聯(lián)的特點(diǎn)：（1）總電壓等于各電容上電壓之和

U=U1+U2+U3（2）每個電容器都帶有相等的電荷量

Q=Q1=Q2=Q3（3）總電容的倒數(shù)等于各電容器電容電容器的串聯(lián)的倒數(shù)之和

C=C1C2/C1+C2例3-2-1如圖示電路中，C1＝C2＝C3＝C0＝200

F，額定工作電壓為50

V，電源電壓U＝120

V，則這組串聯(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？在此電壓下工作是否安全？解：串聯(lián)后的等效電容為每只電容器上所帶的電荷量為每只電容上的電壓為（V）電容器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。二、電容器的并聯(lián)1、定義：把幾個電容器的一端連在一起，另一端也連在一起的連接方式。2、電容器并聯(lián)的特點(diǎn)：（1）總加在各電容上的電壓相等

U=U1=U2=U3（2）總電荷量等于各電容所帶電荷量之和Q=Q1+Q2+Q3（3）總電容等于各電容器電容之和電容器的并聯(lián)

C=C1+C2+C3例3-2-3電容器A的電容為10

F，耐壓為30

V，電容器B的電容為20

F，耐壓為15

V，把它們并聯(lián)在一起，其等效電容和耐壓各為多少？解：并聯(lián)后的總電容為

C＝C1＋C2＝10＋20＝30（

F）連接后的共同耐壓為

U＝15

V

三、電容的混聯(lián)

既有電容器串聯(lián)，又有電容器并聯(lián)的連接方式。例3-2-4已知有C1＝C4＝0.2

F，C2＝C3＝0.6

F的四個電容器，其連接如圖所示，求S斷開時的Cab。

解：S斷開時，C1與C2串聯(lián)，C3與C4串聯(lián)，它們串聯(lián)后的等效電容分別為

C12與C34并聯(lián)，總的等效電容為Cab＝C12＋C34＝0.15＋0.15＝0.3（

F）3-3電容器的充放電和電場能量一、電容器的充電1、充電電流由大逐漸減小到零2、電容器上的電壓UC由小到大變化經(jīng)過一段時間，近似等于電源電壓。二、電容器的放電1、放電電流由大逐漸減小直至為零。2、電容器上的電壓UC逐漸下降，經(jīng)過一段時間后下降到零。電容器充放電實(shí)驗(yàn)電路三、電容器的特點(diǎn)1、電容器是一種儲能元件。2、電容器能夠隔直流、通交流。四、電容器中的電場能量充電電容器中儲存的電場能可用下式表示：

WC=式中Wc——電容器中儲存的電場能，單位：焦耳（J）；C——電容器的電容，單位：法拉（F）Uc——電容器兩極板間的電壓，單位：伏特（V）；上式說明，電容器中儲存的電場能量與電容器的電容C成正比，所以電容C反映了電容器儲存電場能量的能力。五、電容器在電路中的作用

當(dāng)電容器兩端電壓增加時，電容器從電源吸收能量并儲存起來；五、電容器在電路中的作用

當(dāng)電容器兩端電壓增加時，電容器從電源吸收能量并儲存起來；當(dāng)電容器兩端電壓降低時，電容器便把它原來所儲存的能量釋放出來。五、電容器在電路中的作用

當(dāng)電容器兩端電壓增加時，電容器從電源吸收能量并儲存起來；當(dāng)電容器兩端電壓降低時，電容器便把它原來所儲存的能量釋放出來。即電容器本身只與電源進(jìn)行能量交換，而并不損耗能量，因此電容器是一種儲能元件。本章小結(jié)一、電容器（1）任何兩個相互靠近且彼此絕緣的導(dǎo)體，都可看成是一個電容器。（2）平行板電容器是最簡單的電容器，是由兩塊相互絕緣、彼此靠得很近的平行金屬板組成。（3）電容器是儲能元件。充電時把能量儲存起來，放電時把儲存的能量釋放出去。儲存在電容器中的電場能量為（4）加在電容器兩端的電壓不能超過它的額定電壓，否則電容器將有可能被擊穿。二、電容（1）電容器所帶的電量與其兩極板間的電壓的比值，稱為電容器的電容。（2）電容是電容器的固有特性，外界條件變化、電容器是否帶電或帶電多少都不會使電容改變。平行板電容器的電容是由兩極板的正對面積、極板間距離以及兩板間的介質(zhì)所決定的，即（3）電容反映了電容器儲存電荷的能力。三、電容器的連接1.電容器串聯(lián)的特點(diǎn)（1）總電壓等于各電容器上電壓之和

U＝U1＋U2＋U3。（2）每個電容器都帶有相等的電荷量

Q＝Q1＝Q2＝Q3。（3）總電容的倒數(shù)等于各電容器電容的倒數(shù)之和2.電容器并聯(lián)的的特點(diǎn)（1）加在