《電工基礎(chǔ)》電子教案

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1、《電工基礎(chǔ)》配套多媒體CAI課件電子教案第四章　電　容1.理解電容的概念及其計算。2.掌握電容器串、并聯(lián)的性質(zhì)及等效電容的計算。3.理解電容充放電過程中的能量轉(zhuǎn)換規(guī)律及有關(guān)計算?！　±斫怆娙萜鞯某浞烹娺^程。序號內(nèi)容學時1第一節(jié)電容器和電容22第二節(jié)電容器的連接13第三節(jié)電容器的充電和放電14實驗4.1電容器的充放電25第四節(jié)電容器中的電場能量16本章小結(jié)與習題17本章總學時8第一節(jié)　電容器和電容一、容器1．結(jié)構(gòu)：兩個彼此靠近又相互絕緣的導體，就構(gòu)成了一個電容器。這對導體叫電容器的兩個極板。2．種類：電容器按其電容量是否可變

2、，可分為固定電容器和可變電容器，可變電容器還包括半可變電容器，它們在電路中的符號參見表4-1。表4-1電容器在電路中的符號名稱電容器電解電容器半可變電容器可變電容器雙連可變電容器圖形符號39《電工基礎(chǔ)》配套多媒體CAI課件電子教案固定電容器的電容量是固定不變的，它的性能和用途與兩極板間的介質(zhì)有關(guān)。一般常用的介質(zhì)有云母、陶瓷、金屬氧化膜、紙介質(zhì)、鋁電解質(zhì)等。電解電容器是有正負極之分的，使用時不可將極性接反或接到交流電路中，否則會將電解電容器擊穿。電容量在一定范圍內(nèi)可調(diào)的電容器叫可變電容器。半可變電容器又叫微調(diào)電容。圖4-1常

3、用電容器常用的電容器如圖4-1所示。3．作用：電容器是儲存和容納電荷的裝置，也是儲存電場能量的裝置。電容器每個極板上所儲存的電荷的量叫電容器的電量。將電容器兩極板分別接到電源的正負極上，使電容器兩極板分別帶上等量異號電荷，這個過程叫電容器的充電過程。電容器充電后，極板間有電場和電壓。用一根導線將電容器兩極板相連，兩極板上正負電荷中和，電容器失去電量，這個過程稱為電容器的放電過程。4．平行板電容器：由兩塊相互平行、靠得很近、彼此絕緣的金屬板所組成的電容器，叫平行板電容器。是一種最簡單的電容器。圖4-2給出了平板電容器的示意圖

4、。二、電容1．電容C如圖4-2所示，當電容器極板上所帶的電量Q增加或減少時，兩極板間的電壓U也隨之增加或減少，但Q與U的比值是一個恒量，不同的電容器，Q/U的值不同。圖4-2平行板電容器電容器所帶電量與兩極板間電壓之比，稱為電容器的電容電容反映了電容器儲存電荷能力的大小，它只與電容本身的性質(zhì)有關(guān)，與電容器所帶的電量及電容器兩極板間的電壓無關(guān)。2．單位電容的單位有法拉(F)、微法(mF)、皮法(pF)，它們之間的關(guān)系為39《電工基礎(chǔ)》配套多媒體CAI課件電子教案1F=106mF=1012pF三、平行板電容器的電容圖4-2所示

5、的平行板電容器的電容C，跟介電常數(shù)e成正比，跟兩極板正對的面積S成正比，跟極板間的距離成d反比，即式中介電常數(shù)e由介質(zhì)的性質(zhì)決定，單位是F/m。真空介電常數(shù)為e0?8.86′10-12F/m。某種介質(zhì)的介電常數(shù)e與真空介電常數(shù)e0之比，叫做該介質(zhì)的相對介電常數(shù)，用er表示，即er=e/e0表4-2給出了幾種常用介質(zhì)的相對介電常數(shù)。表4-2幾種常用介質(zhì)的相對介電常數(shù)介質(zhì)名稱相對介電常數(shù)介質(zhì)名稱相對介電常數(shù)石英空氣硬橡膠酒精純水云母4.21.03.535807.0聚苯乙烯三氧化二鋁無線電瓷超高頻瓷五氧化二鉭2.28.56~6.

6、57~8.511.6四、說明1．電容是電容器的固有特性，它只與兩極板正對面積、板間距離及板間的介質(zhì)有關(guān)，與電容器是否帶電、帶電多少無關(guān)。2．任何兩個導體之間都存在電容。3．電容器存在耐壓值，當加在電容器兩極板間的電壓大于它的額定電壓時，電容器將被擊穿。【例4-1】將一個電容為6.8mF的電容器接到電動勢為1000V的直流電源上，充電結(jié)束后，求電容器極板上所帶的電量。解：根據(jù)電容定義式，則Q=CU=6.8′10-6′1000=0.0068C　【例4-2】有一真空電容器，其電容是8.2mF，將兩極板間距離增大一倍后，其間充滿云

7、母介質(zhì)，求云母電容器的電容。解：查表4-2可知云母的相對介電常數(shù)er=7，則真空電容器的電容為39《電工基礎(chǔ)》配套多媒體CAI課件電子教案云母電容器的電容為比較兩式可得第二節(jié)　電容器的連接　　一、電容器的串聯(lián)把幾個電容器首尾相接連成一個無分支的電路，稱為電容器的串聯(lián)，如圖4-3所示。串聯(lián)時每個極板上的電荷量都是q。設(shè)每個電容器的電容分別為C1、C2、C3，電壓分別為U1、U2、U3，則圖4-3電容器的串聯(lián)總電壓U等于各個電容器上的電壓之和，所以設(shè)串聯(lián)總電容(等效電容)為C，則由，可得即：串聯(lián)電容器總電容的倒數(shù)等于各電容器電

8、容的倒數(shù)之和。【例4-3】如圖4-3中，C1=C2=C3=C0=200mF，額定工作電壓為50V，電源電壓U=120V，求這組串聯(lián)電容器的等效電容是多大？每只電容器兩端的電壓是多大？在此電壓下工作是否安全？圖4-4例題4-4圖解：三只電容串聯(lián)后的等效電容為每只電容器上所帶的電荷量為每只電容上的電壓為電容