《电工基础》电子教案

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1、《电工基础》配套多媒体CAI课件电子教案第四章　电　容1.理解电容的概念及其计算。2.掌握电容器串、并联的性质及等效电容的计算。3.理解电容充放电过程中的能量转换规律及有关计算。　　理解电容器的充放电过程。序号内容学时1第一节电容器和电容22第二节电容器的连接13第三节电容器的充电和放电14实验4.1电容器的充放电25第四节电容器中的电场能量16本章小结与习题17本章总学时8第一节　电容器和电容一、容器1．结构：两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成了一个电容器。这对导体叫电容器的两个极板。2．种类：电容器按其电容量是否可变

2、，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表4-1。表4-1电容器在电路中的符号名称电容器电解电容器半可变电容器可变电容器双连可变电容器图形符号39《电工基础》配套多媒体CAI课件电子教案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叫可变电容器。半可变电容器又叫微调电容。图4-1常

3、用电容器常用的电容器如图4-1所示。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叫电容器的电量。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号电荷，这个过程叫电容器的充电过程。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，叫平行板电容器。是一种最简单的电容器。图4-2给出了平板电容器的示意图

4、。二、电容1．电容C如图4-2所示，当电容器极板上所带的电量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。图4-2平行板电容器电容器所带电量与两极板间电压之比，称为电容器的电容电容反映了电容器储存电荷能力的大小，它只与电容本身的性质有关，与电容器所带的电量及电容器两极板间的电压无关。2．单位电容的单位有法拉(F)、微法(mF)、皮法(pF)，它们之间的关系为39《电工基础》配套多媒体CAI课件电子教案1F=106mF=1012pF三、平行板电容器的电容图4-2所示

5、的平行板电容器的电容C，跟介电常数e成正比，跟两极板正对的面积S成正比，跟极板间的距离成d反比，即式中介电常数e由介质的性质决定，单位是F/m。真空介电常数为e0»8.86´10-12F/m。某种介质的介电常数e与真空介电常数e0之比，叫做该介质的相对介电常数，用er表示，即er=e/e0表4-2给出了几种常用介质的相对介电常数。表4-2几种常用介质的相对介电常数介质名称相对介电常数介质名称相对介电常数石英空气硬橡胶酒精纯水云母4.21.03.535807.0聚苯乙烯三氧化二铝无线电瓷超高频瓷五氧化二钽2.28.56~6.

6、57~8.511.6四、说明1．电容是电容器的固有特性，它只与两极板正对面积、板间距离及板间的介质有关，与电容器是否带电、带电多少无关。2．任何两个导体之间都存在电容。3．电容器存在耐压值，当加在电容器两极板间的电压大于它的额定电压时，电容器将被击穿。【例4-1】将一个电容为6.8mF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量。解：根据电容定义式，则Q=CU=6.8´10-6´1000=0.0068C　【例4-2】有一真空电容器，其电容是8.2mF，将两极板间距离增大一倍后，其间充满云

7、母介质，求云母电容器的电容。解：查表4-2可知云母的相对介电常数er=7，则真空电容器的电容为39《电工基础》配套多媒体CAI课件电子教案云母电容器的电容为比较两式可得第二节　电容器的连接　　一、电容器的串联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，如图4-3所示。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，则图4-3电容器的串联总电压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

8、容的倒数之和。【例4-3】如图4-3中，C1=C2=C3=C0=200mF，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？图4-4例题4-4图解：三只电容串联后的等效电容为每只电容器上所带的电荷量为每只电容上的电压为电容