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文档简介

第二单元电容与电感模块1电容模块2电感模块1电容任务一认识电容任务二认识电容的连接方式任务三认识电容器的充电和放电

电容器,顾名思义,是‘装电的容器’,是一种容纳电荷的器件。任务一认识电容电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于隔直,耦合,旁路,滤波,调谐回路,能量转换,控制电路等方面。

一、电容的概念

1、电容器结构:两个导体中间用绝缘物质隔开就构成电容器。两个导体叫——极板中间的绝缘物质叫——介质C电容器符号:电容器最基本的特性是:能够储存电荷

2、电容量:

电容器的电容量——简称电容将电容器的两极板分别接到电源的正、负极上,电容器两极板就会带有等量的异种电荷。------这个过程叫给电容器充电++++____

电容的大小:

Q—电容器所带的电荷量,单位为库仑(C)U—电容器两极板间的电压,单位为伏特(V)C—电容器的电容量,单位为法拉(F)单位:法拉F

1μF=10-6F1pF=10-12F1、一个电容器,当它接到220V直流电源上时,每个极板上所带电荷量为2.2X10-5C,电容器的电容是多少?若将它接到110V的直流电源上,每个极板所带的电荷量是多少?解:

课堂练习特别关注:常用的电容器有平行板电容器平行板电容器的电容与极板面积S及电介质的介电常数ε成正比,与极板间的距离成反比。

s—极板的有效面积

d—两极板间的距离

ε—某种电介质的介电常数二、电容器的参数1、额定工作电压是指电容器能长时间地稳定工作,并且保证电介质性能良好的直流电压数值。额定电压一般叫——耐压一般直接标注在电容器外壳上,如果工作电压超过电容器的耐压电容器将被击穿,造成不可修复的永久损坏。

2、标称容量

在电容器上所标明的电容量叫标称容量。

3、允许误差电容器实际电容量与标称容量的偏差称误差。允许误差分5级:00级允许误差±1%

0级允许误差±2%

Ⅰ级允许误差±5%

Ⅱ级允许误差±10%

Ⅲ级允许误差±20%

分布电容实际上任何两个导体之间都存在着电容。例如,输电线之间,输电线与大地之间都存在电容;晶体三极管各极之间也存在着电容。所以,也都存在着电容。这种非厂家生产寄生于电路中的电容器就叫分布电容,也叫寄生电容。一般情况下,这个电容值很小,它的作用可忽略不计。如果传输线很长或所传输的信号频率很高时,就必须考虑这一电容的作用。另外在电子仪器中,线与线之间、印制板的上下层之间、线与仪器的金属外壳之间也存在电容。在对印制板进行设计时一定要充分考虑这种影响,尤其是在工作频率很高的时候,尤其要注意采取措施降低分布电容影响。分布电容不可消除,只能尽量减小。

电容器的检测电容器的常见故障是击穿短路、断路、漏电、容量减小、变质失效及破损等,用万用表可以检测电容器的常见故障。将万用表转换开关拨到电阻挡“R×100”的位置上,红表笔接电容负极,黑表笔接电容正极,可以见到万用表指针摆动一下后,很快返回到“0”处,说明这只电容器性能正常,如图2.4所示。电容器的短路、漏电检测:1、

万用表电阻挡置于“R×1k”测量无极性电容器,表针最后应指向∞,好的。指向0电容器短路。2、万用表电阻挡置于“R×10k测有极性电解电容器,表针最后有一点偏转表明电容器正常,如偏转较明显,说明电容器漏电较大,不宜使用。课堂练习书P102,思考与练习

任务二认识电容器的连接方式现有额定电压10V,电容50μF的电容器。需要50V,50μF的,怎么办?当单独一个电容器的耐压不够,容量够大,可将几个电容器串联起来。一、电容器的串联

+Q-QCU+Q+QC1C2-Q-QU+-

总电容的倒数是各个电容器电容的倒数之和。

每个电容器都带有相等的电荷量。Q=Q1=Q2=Q3

总电压等于每个电容器两端的电压之和。U=U1+U2+U3课堂练习书P105,思考与练习2,4作业书P105,思考与练习3,5二、电容器的并联电容量不够,耐压满足要求时,可将几个电容器并联起来。C1C2C3Q1Q2Q3U+-+-UCQ加在每一个电容器上的电压是相同的。

U=U1=U2=U3总电荷量等于每个电容器上所带电荷量之和。

Q=Q1+Q2+Q3总电容等于每个电容器电容之和

C=C1+C2+C3

电容串联、并联的特点串联并联电容的关系C=C1+C2+C3电量关系Q=Q1=Q2=Q3Q=Q1+Q2+Q3电压关系U=U1+U2+U3U=U1=U2=U3【例题】有三个电容C1=100μF,

C2=600μF,C3=200μF,串联起来,等效电容是多少?并联起来,等效电容是多少?

任务三研究电容器的充电和放电一、电容器的充电使电容器带电的过程称为电容器的充电++++____充电过程中,电流由最大逐渐减小为0,两极板电压由0逐渐增大到与电源电动势相等。

二、电容器的放电使电容器失去电荷的过程称为电容器的放电++++____

放电过程中,电流由最大逐渐减小为0,两极板电压逐渐减小到0。

观看电容器的充放电动画视频

三、电容器中的电场能电容器在充电过程中,两个极板上有电荷积累,两极板间形成电场,此能量是从电源吸取过来而储存在电容器中的。储存在电容器中的电场能量可用下式计算

电容器两端电压增加时,电容器便从电源吸收能量储存在它两极板之间的电场中。

而当电容器两端电压降低时,它便把原来所储存的电场能量释放出来。

即电容器本身只与电源进行能量的交换,而并不消耗能量,所以说电容器是一种储能元件。*生产生活案例:1.如果电容器的电容足够大并已充电,当用导线将它的两极板连接起来时,可看到放电火花,并发出声音。在闪光灯中,就是将大电容器先充电,然后通过闪光灯放电,使其发出强烈的闪光。2.储能焊机又称电容式储能焊机,其工作原理主要是利用电容储存能量,当能量能使小面积焊点熔化时,电容瞬时放电完成焊接。储能焊机的焊接时间一般为千分之3秒,且焊接时间是不能调节的。课堂练习书P107,思考与练习项目发光二极管亮度变化流过电容器的电流变化电容器两端电压的变化开关SB拨向1端LED1开始较亮,然后逐渐变暗,最后不亮LED2始终不亮逐渐减小至0逐渐增大至与电源电动势相等开关SB拨向2端LED2开始较亮,然后逐渐变暗,最后不亮LED1始终不亮逐渐减小至0逐渐减小至0模块2电感任务一认识磁场任务二认识电磁感应任务三认识自感与电感元件任务四认识互感及其应用

任务一

认识磁场

一、磁场1、磁场磁性:某些物质具有吸引铁、钴、镍等物质的性质,叫磁性。磁体:具有磁性的物质叫磁体。磁极:磁体上磁性最强的部分叫磁极磁场:磁体周围存在特殊物质叫磁场

2、磁场方向和磁感线磁场方向:在磁场中的任意一点,小磁针静止时N极的指向。磁感线:磁场中画出的一系列假想的曲线,曲线上的切线方向就是该点的磁场方向。在磁体外部:磁感线从NS在磁体内部:磁感线从SN磁感线不相交磁体周围磁感线分布

3、电流的磁场通电导线周围存在磁场,这种现象叫电流的磁效应。1、通电长直导线的磁场方向

右手螺旋定则:右手握住导线并把拇指伸开,

拇指电流方向环绕四指磁场方向2、通电螺线管的磁场方向(右手螺旋定则)右手握住螺线管,并把拇指伸开,弯曲四指电流方向拇指磁场北极

NSNS课堂练习1、判断电流的磁场方向2、判断电流方向NS二、描述磁场的主要物理量1、磁感应强度B:描述磁场强弱

单位:特斯拉TF—与磁场垂直的通电导体在磁场中受力I—导体中的电流L—导体在磁场中的有效长度

2、磁通磁感应强度B和与其垂直的某一截面积S的乘积=SBSin单位:韦伯WbSBBS3、磁导率磁导率是表示物质导磁性能的物理量,用字母μ表示,单位是亨利每米,用符号H/m表示。不同的媒介质有不同的磁导率。真空中的磁导率是一个常数:某种介质的磁导率与真空中的磁导率的比值称为相对磁导率:反磁性物质,在这类物质中产生的磁场比真空中弱。11顺磁性物质在这类物质中产生的磁场比真空中强。1铁磁性物质,在这类物质中产生磁场比真空中的磁导率大几千甚至几万倍。4、磁场强度磁场中某点的磁感应强度B与媒介质磁导率μ的比值,叫做该点的磁场强度,用H表示,

即磁场强度也是一个矢量,在均匀的媒介质中,它的方向和磁感应强度的方向一致。在国际单位制中,它的单位为A/m(安/米)。三、磁场对通电导线的作用力磁场对通电导线的作用力称磁场力,也称安培力。B—磁感应强度

L—导线长度

I—导体中电流

—B与I的夹角磁场对通电导线的作用力(安培力)的方向:左手定则:伸开左手,让磁感线垂直进入手心,四指指向电流方向,大拇所指方向为导线受力方向。课堂练习1、判断导体ab在磁场中受力情况课堂练习2、判断线圈在磁场中受力情况这就是电动机的工作原理判断通电导体受力方向

××××××××××××××××abNSababab向上运动ab向右运动ab垂直屏幕向里运动向课堂练习闭合回路的磁通发生变化,回路中就会产生感应电动势,同时产生感应电流。这种现象叫电磁感应现象。感应电流(感应电动势)方向可以用右手定则、楞次定律判断

任务二

认识电磁感应一、电磁感应(观看动画现象电磁感应1、2)1、右手定则伸平右手,拇指和四指垂直,让磁感线穿入掌心,拇指指向导体运动方向,四指所指方向为感应电流方向。二、感应电流方向(观看动画)图中AB向右运动感应电流方向:BAacBAB相当于电源,上端为+极下端为-极感应电动势方向:BA××××××××××××××××××××××××abcd××××××AB+-2、楞次定律感应电流的方向,总是使感应电流的磁场阻碍引起感应电流的磁通量的变化

线圈相当于一个电源,上端是+极,下端是-极

+NS练习一:如图,判断感应电流的方向。

××××××××××××××××abNSababab向上运动ab向左运动ab垂直屏幕向外运动向练习二:判断感应电流的方向图中磁铁运动方向如箭头所示NSNS(1)法拉第电磁感应定律:线圈中感应电动势的大小,跟穿过这个回路的磁通的变化率成正比

-穿过闭合回路磁通的增加量-磁通增加所用的时间N-线圈匝数3、感应电动势的大小(2)导线切割磁感线运动产生的感应电动势

B—磁感应强度

L—导线长度

V—导体切割磁感线运动速度

—B与V的夹角课堂练习书P125,思考与练习:一、选择题二、填空题作业书P126,计算题:2、3一、自感现象1、自感现象和自感电动势的概念观察:现象

任务三

认识电感与电感元件因通过线圈的电流发生变化而在线圈自身引起电磁感应现象,叫自感现象。产生的电动势称自感电动势。2、自感电动势的大小和方向----是线圈中电流的变化率L----是线圈的自感系数,EL------是自感电动势。(1)大小自感应电动势总是阻碍线圈中原来电流的变化减小时+-EL+-EL增大时(2)方向自感现象的应用(1)电子技术中,利用自感现象阻碍电流变化的特点,稳定电路中的电流。(2)荧光灯电路中用整流器的自感现象获得点燃灯管所需的高压。自感现象的危害电路断开瞬间,电流变化很快,电路中产生很大的自感电动势,可能击毁线圈绝缘保护,损害设备等。二、电感器及电感量

1、电感器

导线制而成的线圈,如收音机中的高频扼流圈,荧光灯电路中的镇流器等,这些线圈统称为电感线圈,也叫做电感器。电感器符号如图:

空心电感

铁心电感

实际电感常用电感器外形电感器的应用:阻交流,通直流。

所以电感线圈可以在交流电路中作阻流、降压、耦合以及负载用。当电感和电容配合时,可以作调谐、滤波、选频、耦合等用。2、电感量(L)

表示电感器产生自感能力的物理量。也可称作自感量。线圈的电感是由线圈本身的特性决定,它与线圈的尺寸、匝数、和媒介质的磁导率有关单位为亨[利](H)3、电感器的参数(1)标称电感量(2)允许误差(3)额定电流电感在电路中正常工作时允许通过的最大电流4、电感器的检测用万用表R×1挡,用两支表笔分别碰接电感线圈的引脚。

测得阻值为0Ω时,内部短路,不能使用。

测得有一定阻值,正常。

测得的阻值为∞时,断路,不能使用。课堂练习书P129,思考与

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