电工基础课件-电容器

1、模块三模块三 电容器电容器教学重点：教学重点： 2.能够根据要求，正确选择利用串联、并联能够根据要求，正确选择利用串联、并联方式获得很合适的电容方式获得很合适的电容1.了解常用电容器的种类、外形和参数，了解了解常用电容器的种类、外形和参数，了解电容器的概念、了解储能元件的概念电容器的概念、了解储能元件的概念3.能够掌握充放电规律，理解电容器充放电工能够掌握充放电规律，理解电容器充放电工作特点作特点第一单元第一单元 电容器电容器 任务任务1 1 认识电容器认识电容器 任务任务2 2 了解电容器充放电、电路了解电容器充放电、电路电容器是电容器是“储电的容器储电的容器”，它是储存，它是储存和和容纳电

2、荷的装置，也是储存电场能量的容纳电荷的装置，也是储存电场能量的装置。装置。1.1.电容器按其电容量是否可变，可分为电容器按其电容量是否可变，可分为固定固定电容器，可变电容器电容器，可变电容器和和半可变电容器。半可变电容器。一一. .常用电容器的种类常用电容器的种类2.2.电容器按其介质的不同，可分为电容器按其介质的不同，可分为空气介质空气介质电容器电容器和和固体介质电容器（固体介质电容器（纸介、云母、纸介、云母、陶瓷、涤纶、玻璃釉、电解电容器陶瓷、涤纶、玻璃釉、电解电容器）。）。任务任务1 1 认识电容器认识电容器常用电容器常用电容器 各种介质电容器各种介质电容器 电容器在电路中的符号电容器在

3、电路中的符号 图形符图形符号号双连可变电双连可变电 容容 器器可可 变电容变电容器器半可变电容半可变电容器器电解电容电解电容器器电容电容器器名称名称电容器在电路中的符号电容器在电路中的符号二二. .电容器的主要参数电容器的主要参数1.1.标称标称电容电容和和允许允许偏差偏差2.2.额定工作电压额定工作电压3.3.绝缘电阻绝缘电阻三三. .电容量电容量UQC 如图所示，如图所示，当电容器极板上所带的电量当电容器极板上所带的电量 Q Q 增加时增加时，两极板间的电压，两极板间的电压 U U 也随之也随之增加，增加，但但 Q Q 与与 U U 的比值是一个的比值是一个恒量。恒量。电量电量Q Q端电压

4、端电压U U电容量反映电容量反映了电容器储存电荷能力的大了电容器储存电荷能力的大小，它小，它只与电容本身的性质有关只与电容本身的性质有关，与电容，与电容器所带的电量及电容器两极板间的电压无器所带的电量及电容器两极板间的电压无关。关。注意：注意：其中其中C C为电容器的电容量为电容器的电容量单位：单位：法拉法拉简称法，用简称法，用F F表示表示常用微法常用微法( ( F)F)、皮法皮法(pF)(pF)，它们的它们的关系关系为为1 1 F = 10 F = 10 6 6 F = 10F = 10 12 12 pF pF四四. .电容器的连接电容器的连接1.1.电容器的电容器的并并联联电容器的并联电

5、容器的并联 UQCCUQ111UCQ 222UCQ 333UCQ 332211321UCUCUCQQQQ由于由于并联电路电压相等并联电路电压相等UUUU321UCCCQ)(321结论：结论：321CCCCCUQCCC321电容的电容的并并联与电阻的联与电阻的串串联作比较联作比较电容的并联等效电容为个电容的和电容的并联等效电容为个电容的和电容器电容器 A A 的电容为的电容为 10 10 F F，充电后电压为，充电后电压为 30 V30 V，电容器，电容器 B B 的电容为的电容为 20 20 F F，充电后电，充电后电压为压为 15 V15 V，把它们并联在一起，其电压是多，把它们并联在一起，

6、其电压是多少？少？解解：电容器：电容器 A A、B B 连接前的带电量分别为连接前的带电量分别为C106421 qqq它们的总电荷量为它们的总电荷量为C103C30101046111 UCqC103UCq并联并联后的总电容为后的总电容为F103521 CCCV20V10310654 CqU连接连接后的共同电压为后的共同电压为2.2.电容器的电容器的串串联联电容器的串联电容器的串联 提问：你在哪里见过提问：你在哪里见过Q?Q?答：电流答：电流I=Q/tI=Q/t在串联电路中电流在串联电路中电流I I处处相等，所以处处相等，所以Q Q也相等也相等而串联电路中总电压为各电压

7、之和而串联电路中总电压为各电压之和321UUUUUQCCQU 111CQU 222CQU 333CQU )111(321332211CCCQCQCQCQUCQUCCC1111321结论：结论：电容的串联等效电容倒数为各个电电容的串联等效电容倒数为各个电容倒数的和容倒数的和电容的电容的串串联与电阻的联与电阻的并并联作比较联作比较3211111CCCCC C1 1 = = C C2 2 = = C C3 3 = = C C0 0 = 200 = 200 F F，额定工作电压为，额定工作电压为 50 V50 V，电源电压电源电压 U U = 120 V = 120 V，求这组串联电容器的等效电容，求

8、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？工作是否安全？ 解：三只电容串联后的等效电容为解：三只电容串联后的等效电容为 F67.66F320030 CC每只电容器上所带的电荷量为每只电容器上所带的电荷量为每只电容上的电压为每只电容上的电压为 V40V1020010863321 CqUUU电容器电容器上的电压小于它的额定电压，因此电容在上的电压小于它的额定电压，因此电容在这种情况下工作是安全的。这种情况下工作是安全的。 C108C1201067.6636321 CUqqqq现有现有两只电容器，其中一只电容器的

9、电容为两只电容器，其中一只电容器的电容为 C C1 1 = 2 = 2 F F，额，额定工作电压为定工作电压为 160 V160 V，另一只电容器的电容为，另一只电容器的电容为 C C2 2 = 10 = 10 F F，额定工作电压为额定工作电压为 250 V250 V，若将这两只电容器串联起来，接在，若将这两只电容器串联起来，接在 300 V300 V的直流电源上，如图的直流电源上，如图 所所示，问每只电容器上的电压是示，问每只电容器上的电压是多少？这样使用是否安全？多少？这样使用是否安全？ 解：两只电容器串联后的等效电容为解：两只电容器串联后的等效电容为各电容的电荷量为各电容的电荷量为各电

10、容器上的电压为各电容器上的电压为VVV501010105V2501021056422264111 CqUCqUC105C3001067. 14621 CUqqF67. 1F1021022121 CCCCC由于由于电容器电容器 C C1 1 的额定电压是的额定电压是 160 V160 V，而实际加在它上面的电压，而实际加在它上面的电压是是 250 V250 V，远大于它的额定电压，所以电容器，远大于它的额定电压，所以电容器 C C1 1可能会被击穿；可能会被击穿；当当 C C1 1 被击穿后，被击穿后，300 V300 V的电压将全部加在的电压将全部加在C C2 2 上，这一电压也大于上，这一电

11、压也大于它的额定电压，因而也可能被击穿。由此可见，这样使用是不安它的额定电压，因而也可能被击穿。由此可见，这样使用是不安全的。本题中，每只电容器允许充入的电荷量分别为全的。本题中，每只电容器允许充入的电荷量分别为C105 . 2C2501010C102 . 3C160102362461 qq为了为了使使 C C1 1 上的电荷量不超过上的电荷量不超过 3.2 3.2 10 10 4 4 C C，外加总电压应不，外加总电压应不超过超过V192V1067. 1102 . 364 U电容电容值不等的电容器串联使用时，每只电容上分配的电压与其值不等的电容器串联使用时，每只电容上分配的电压与其电容成反比

12、。电容成反比。 任务任务2 2 了解电容器充，放电了解电容器充，放电提问：提问：电容器在直流电路中相当于断怎么会电容器在直流电路中相当于断怎么会有电流呢？如果没有电流的话有电流呢？如果没有电流的话Q Q应该是应该是0 0吧吧? ?1.1.电容器的充电电容器的充电电容电电容电压为压为U=0U=0电容电电容电压为压为U=U0U=U0电源电电源电压为压为U=U0U=U0此时电容器充电结束，电容器两端电压与电源两点此时电容器充电结束，电容器两端电压与电源两点电压相等，无电压降，所以无电流，电路相当于电压相等，无电压降，所以无电流，电路相当于断断路路。充电结论：充电结论：1.1.电容器在没有储存电荷电容

13、器在没有储存电荷时电压为时电压为0 02.2.电容器带上电荷的过程就电容器带上电荷的过程就是电容器的充电过程是电容器的充电过程3.3.电容器充电时流过的电流电容器充电时流过的电流有大变小有大变小4.4.电容器充电时电容器两端电容器充电时电容器两端电压由小变大电压由小变大t(s)t(s)I It(s)t(s)U U22121CCCCUQUW当充电结束时，电容器两极板间的电压达到稳定当充电结束时，电容器两极板间的电压达到稳定值值 U UC C，此时，电容器所储存的电场能量应为整个充电，此时，电容器所储存的电场能量应为整个充电过程中电源运送电荷所做的功之和，即把图中每一小过程中电源运送电荷所做的功之

14、和，即把图中每一小段所做的功都加起来段所做的功都加起来。2.2.电容器的放电电容器的放电容电电容电电压为压为U=U0U=U0电源电电源电压为压为U=U0U=U0此时电容器充放电结束，电容器两端电压为此时电容器充放电结束，电容器两端电压为0 0，电路，电路中电流为中电流为0 0电源断电源断开开容电电容电电压为压为U=0U=0放电结论：放电结论：1.1.电容器放电时电量会逐电容器放电时电量会逐渐减小为渐减小为0 02.2.电容器放电时流过的电流电容器放电时流过的电流有大变小有大变小3.3.电容器充电时电容器两端电容器充电时电容器两端电压由大变小电压由大变小t(s)t(s)I It(s)t(s)U

15、U电容充放电电容充放电结论结论：1.1.电容器在接通电源的瞬间充电电流最大；电源达电容器在接通电源的瞬间充电电流最大；电源达到稳定时，电容器中的电流为零，相当于开路。到稳定时，电容器中的电流为零，相当于开路。2.2.电容器是储能元件，不消耗电能，其充放电容器是储能元件，不消耗电能，其充放电过程是能量存储、释放过程。电过程是能量存储、释放过程。3.3.选择不同的选择不同的R R、C C值可以改变充放电的快慢。值可以改变充放电的快慢。点解点解电容正电容正负极判别负极判别电解电容外面有一条很粗电解电容外面有一条很粗的白的白( (金金) )线，白线里面有线，白线里面有“- -”号，这便是电解电容号，这

16、便是电解电容的的负极负极，另外一边则是，另外一边则是正正极极。测量时将万用表的。测量时将万用表的黑黑表笔表笔接电容接电容正极正极，红表笔红表笔接电容接电容负极负极。利用利用电容器的充、放电作用，可用万用表的电阻挡来判别较大电容器的充、放电作用，可用万用表的电阻挡来判别较大容量电容器的质量。容量电容器的质量。将万用表的表棒分别与电容器的两端接触，将万用表的表棒分别与电容器的两端接触，若指针偏转后又很快回到接近于起始位置的地方，则说明电容若指针偏转后又很快回到接近于起始位置的地方，则说明电容器的质量很好，漏电很小；若指针回不到起始位置，停在标度器的质量很好，漏电很小；若指针回不到起始位置，停在标度盘某处，说明电容器漏电