第4单元电容

1、第第4 4单元单元 电容电容v 了解电容的概念，了解电容器的种类、外形和参数，了解储能元件的概念。v 理解电容器充电、放电过程。v 掌握电容器串联、并联电路的特点。v 了解RC 电路瞬态过程，理解时间常数的概念，了解时间常数在电气工程技术中的应用。v 能根据要求，正确选择利用电容器串联和并联方式获得合适的电容。v 会判断电容器的好坏。 在电子电路中，电容器是基本元件之一，可用做滤波、耦合、调谐、隔直流（简称隔直）等，如图4.1 所示；在单相电动机中，电容器是重要的起动元件，如图4.2 所示。 在电力系统中，电容器是功率因数的补偿元件，如图4.3 所示；在中频感应加热系统中，电容器可以提高功率因

2、数，改善回路特性，如图4.4 所示。电容的基本知识电容的基本知识1电容器的连接电容器的连接23技能实训技能实训4第1 1节 电容的基本知识 一、电容器与电容 二、电容器的符号和参数 三、电容器的充电与放电 四、电容器的电场能量一、电容器与电容一、电容器与电容 任何两个被绝缘介质隔开而又互相靠近的导体，就可称为电容器。这两个导体就是电容器的两个极板，中间的绝缘物质称为电容器的介质。 电容器最基本的特性是能够储存电荷。 电容器所储存的电荷量与两极板间的电压的比值是一个常数，称为电容器的电容量，简称电容，用字母C 表示。它表示电容器储存电荷的本领，用公式表示为 电容的单位是法拉，简称法，用符号F 表

3、示。1F = 106F1pF = 1012F 最简单的电容器是平行板电容器，平行板电容器的电容量与电介质的介电常数及极板面积成正比，与两极板间的距离成反比 不同电介质的介电常数是不同的，真空中的介电常数用0 表示。实验证明：0 = 8.851012F/m 其他电介质的介电常数是它们的介电常数与真空中的介电常数的比值，叫做某种物质的相对介电常数，用r 表示二、电容器的符号和参数1电容器的符号电容器的符号2电容器的参数电容器的参数（1）额定工作电压。）额定工作电压。电容器的额定工作电压一般称为耐压，是电容器能长时间稳定工作，并能保证电介质性能良好的直流电压的数值。（2）标称容量和允许误差。）标称容

4、量和允许误差。电容器的标称容量是指标注在电容器上的电容。 电容器的允许误差，按其精度可分为1%（00 级）、2%（0 级）、5%（级）、10%（级）和20%（级）5 级（不包括电解电容器）。三、电容器的充电与放电电容器充电、放电实验电路如图4.7 所示。1. 电容器是一种储能元件电容器是一种储能元件2. 电容器能够隔直流、通交流电容器能够隔直流、通交流四、电容器的电场能量电容器充电时所储存的电场能为 超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容、法拉电容、电化学电容器或双电层电容器（ Electric Double Layer Capacitors， EDLC），是靠极化电解液来存

5、储电能的新型电化学装置，如图4.9（a）所示。它是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型功率型储能元件，其批量生产不过几年时间。同传统的电容器和二次电池相比，超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高，并具有充放电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安全性高等特点。第2 2节 电容器的连接 一、电容器的串联 二、电容器的并联一、电容器的串联 将2 个或2 个以上的电容器首尾依次相连，中间无分支的连接方式叫做电容器的串联，如图4.10 所示。1. 电量特点电量特点Q = Q1 = Q22. 电压特点电压特点U = U1 + U23. 电容特点电容特点4. 电压分配电压分配C1U

6、1 = C2U2 提示：提示：电容器串联电路的电容特点与电阻并联电路的电阻特点类似，实际应用中要加以区别。当有n 个等值电容器串联时，其等效电容为 。二、电容器的并联 将2 个或2 个以上电容器接在相同的两点之间的连接方式叫做电容器的并联，如图4.12 所示。1. 电压特点电压特点U = U1 = U22. 电量特点电量特点Q = Q1 + Q23. 电容特点电容特点C = C1 + C2提示：提示： 当n 个等值电容器并联时，其等效电容为C = nC0。* 第3 3节 瞬态过程 一、瞬态过程 二、换路定律 三、RC 电路的瞬态过程 四、时间常数一、瞬态过程一、瞬态过程在如图4.14 所示电路

7、中，HL1、HL2、HL3 是3 个完全相同的灯泡。 纯电阻电路不需要时间过程。 灯泡HL2 支路与纯电感电路串联，在开关S 闭合瞬间，该支路电流从一种稳定状态到另一种稳定状态，需要一个时间过程，即瞬态过程。 灯泡HL3 支路与纯电容电路串联，在开关S 闭合瞬间，该支路电流从一种稳定状态到另一种稳定状态，需要一个时间过程，即瞬态过程。 能量的变化需要经过一段时间，电路由一个稳定状态过渡到另一个稳定状态要有一个过程，这个过程称为瞬态过程，也叫过渡过程。二、换路定律 电源开关的闭合与打开、电路的参数变化、线路的改接等现象统称为换路。电路换路后的瞬间，如果流过电容器的电流和电感两端的电压为有限值，则

8、电容器两端的电压与电感上的电流都应保持换路前的一瞬间的原数值而不能突变，电路换路后就以此为初始值连续变化直至达到新的稳定值。这个规律称为换路定律或换路条件。三、RC RC 电路的瞬态过程 RC 串联电路接通直流电路时，充电电压uC 与充电电流i 随时间变化的曲线如图4.15 所示。 RC 串联电路短接时，放电电压uC 与放电电流i 随时间变化的曲线如图4.16 所示。四、时间常数 电阻R 和电容C 的乘积称为RC 电路的时间常数，用 表示，即 = RC技 能 实 训知识知识1 常见电容常见电容器器知识知识2电解电容器极性的判别电解电容器极性的判别（1） 从外观判别电解电容器的极性。（2）用指针式万用表判别电解电容器的极性。利用电解电容器正向漏电电阻（即正向漏电电流小）大于反向漏电电阻（即反向漏电电流大）的特性，通过测量电容器的漏电电阻来判别电解电容器的极性。知识知识3电容器质量检测方法电容器质量检测方法 较大容量电容器的质量可以用万用表进行检测。其检测方法是：首先根据电容器容量的大小选择合适的量程，通常为0.0110F 选用R10k 挡，100F 选用R1k 挡，1 000F 选用R100 挡或R10 挡。然后用表笔短接电容器的两引脚进行放电，再用表笔分别接触电容器的两根引脚，若指针迅速向顺时针