第3章 电 容 器《电工技术》教学课件

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第三章电容器3-1电容器与电容一、电容器1、定义：电容器是一种储存电能的元件。2、结构：极板、介质、电极。3、“隔直”特性：由于电容器的两个极板之间是绝缘的，所以直流电不能通过电容器。电容器的结构二、电容（量）1、定义：

电容器任一极板上的带电量Q与两极板之间的电压U的比值称为电容量，简称电容，用C表示。即：

式中

Q──任一极板上的电量，单位称库仑(C)。

U──两极板间的电压，单位称伏特(V)。

C──电容量，单位称法拉(F)。电容是一个反映电容器储存电能能力的大小的物理量。它只与电容器本身的性质有关，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：

法拉(F)，1F=1C/V。常用单位还有微法(

F)、皮法(pF)

例3-1-1将一个电容为6.8

F的电容器接到电动势为1

000

V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C=Q/U

得

三、平行板电容器的电容

平行板电容器的电容C，跟介质的介电常数

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，即介电常数

由介质的性质决定，单位是F/m。

平行板电容器

四、电容器的类型1、固定电容器：电容量固定不变的电容器。

电解电容器：

固定电容器中的电解电容器有正负极之分，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。2、可变电容器：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

五、电容的主要参数1、额定工作电压：一般称耐压，指电容器长期正常工作时所能承受的最大电压。2、标称容量：电容器上标明的电容量称标称容量。3、介质损耗：电容器的绝缘介质在交变电压的作用下产生的能量消耗。4、绝缘电阻：电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者叫做漏电电阻。3-2电容器的连接一、电容器的串联1、定义：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。2、电容器串联的特点：（1）总电压等于各电容上电压之和

U=U1+U2+U3（2）每个电容器都带有相等的电荷量

Q=Q1=Q2=Q3（3）总电容的倒数等于各电容器电容电容器的串联的倒数之和

C=C1C2/C1+C2例3-2-1如图示电路中，C1＝C2＝C3＝C0＝200

F，额定工作电压为50

V，电源电压U＝120

V，则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？解：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（V）电容器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。二、电容器的并联1、定义：把几个电容器的一端连在一起，另一端也连在一起的连接方式。2、电容器并联的特点：（1）总加在各电容上的电压相等

U=U1=U2=U3（2）总电荷量等于各电容所带电荷量之和Q=Q1+Q2+Q3（3）总电容等于各电容器电容之和电容器的并联

C=C1+C2+C3例3-2-3电容器A的电容为10

F，耐压为30

V，电容器B的电容为20

F，耐压为15

V，把它们并联在一起，其等效电容和耐压各为多少？解：并联后的总电容为

C＝C1＋C2＝10＋20＝30（

F）连接后的共同耐压为

U＝15

V

三、电容的混联

既有电容器串联，又有电容器并联的连接方式。例3-2-4已知有C1＝C4＝0.2

F，C2＝C3＝0.6

F的四个电容器，其连接如图所示，求S断开时的Cab。

解：S断开时，C1与C2串联，C3与C4串联，它们串联后的等效电容分别为

C12与C34并联，总的等效电容为Cab＝C12＋C34＝0.15＋0.15＝0.3（

F）3-3电容器的充放电和电场能量一、电容器的充电1、充电电流由大逐渐减小到零2、电容器上的电压UC由小到大变化经过一段时间，近似等于电源电压。二、电容器的放电1、放电电流由大逐渐减小直至为零。2、电容器上的电压UC逐渐下降，经过一段时间后下降到零。电容器充放电实验电路三、电容器的特点1、电容器是一种储能元件。2、电容器能够隔直流、通交流。四、电容器中的电场能量充电电容器中储存的电场能可用下式表示：

WC=式中Wc——电容器中储存的电场能，单位：焦耳（J）；C——电容器的电容，单位：法拉（F）Uc——电容器两极板间的电压，单位：伏特（V）；上式说明，电容器中储存的电场能量与电容器的电容C成正比，所以电容C反映了电容器储存电场能量的能力。五、电容器在电路中的作用

当电容器两端电压增加时，电容器从电源吸收能量并储存起来；五、电容器在电路中的作用

当电容器两端电压增加时，电容器从电源吸收能量并储存起来；当电容器两端电压降低时，电容器便把它原来所储存的能量释放出来。五、电容器在电路中的作用

当电容器两端电压增加时，电容器从电源吸收能量并储存起来；当电容器两端电压降低时，电容器便把它原来所储存的能量释放出来。即电容器本身只与电源进行能量交换，而并不损耗能量，因此电容器是一种储能元件。本章小结一、电容器（1）任何两个相互靠近且彼此绝缘的导体，都可看成是一个电容器。（2）平行板电容器是最简单的电容器，是由两块相互绝缘、彼此靠得很近的平行金属板组成。（3）电容器是储能元件。充电时把能量储存起来，放电时把储存的能量释放出去。储存在电容器中的电场能量为（4）加在电容器两端的电压不能超过它的额定电压，否则电容器将有可能被击穿。二、电容（1）电容器所带的电量与其两极板间的电压的比值，称为电容器的电容。（2）电容是电容器的固有特性，外界条件变化、电容器是否带电或带电多少都不会使电容改变。平行板电容器的电容是由两极板的正对面积、极板间距离以及两板间的介质所决定的，即（3）电容反映了电容器储存电荷的能力。三、电容器的连接1.电容器串联的特点（1）总电压等于各电容器上电压之和

U＝U1＋U2＋U3。（2）每个电容器都带有相等的电荷量

Q＝Q1＝Q2＝Q3。（3）总电容的倒数等于各电容器电容的倒数之和2.电容器并联的的特点（1）加在