人民邮电出版社电子教案-电容器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,Page,*,点击此处结束放映,第,4,章 电容器,4.1,电容器与电容,4.2,电容器的充电和放电,4.3,电容器的连接,4.4,技能训练：电容器充电、放电电路的接线及测量,内 容,4.1,电容器与电容,4.1.1,认识电容器,4.1.2,电容量,4.1.3,电容器的主要性能指标,4.1.4,常用电容器,4.1.1,认识电容器,电容器是指能够容纳和储存电荷的装置。,平行板电容器,两块相互平行、彼此靠得很近，但中间填充绝缘介质的金属板构成的电容器。,4.1.2,电容量（,C,）,电容量是衡量电容器储存电荷本领的大小的物理量。电容器任一极板储存的电荷量,Q,与两板间电压,U,的比值，称该电容器的电容量。,单位：法拉（,F,）、微法,(,F,),、皮法,(,pF,),平行板电容器的电容量：,【,例,4.1,】,将一个电容量为,6.8F,的电容器接到电压为,1000V,的直流电源上，充电结束后，试求电容极板上所带的电量。,解：根据电容的定义式,知,4.1.3,电容器的主要性能指标,1.,标称容量和允许误差,(1),标称容量,成品电容器上所标明的电容值称为标称容量。,(2),允许误差,电容器的标称容量与实际容量总是存在着一定的偏差，称为误差。因这一误差是在国家标准规定的允许范围之内，故称为允许误差。,电容器的允许误差可以用误差等级表示，也可以用误差百分数表示。,2.,额定工作电压,电容器的额定工作电压，习惯上称为“耐压”，是指电容器长时间工作而不会引起介质电性能受到任何破坏的最大直流电压值。,如果电容器两端加上交流电压，那么，所加交流电压的最大值（峰值）不得超过额定工作电压。,1.,固定电容器,电容量固定不可调的电容器称为固定电容器。,4.1.4,常用电容器,表,4.1,常见固定电容器的规格、特点,名称,型号,电容量范围,耐压（,V,）,主要特点,纸介电容器,CZG,1000pF,0.1F,160,400,价格低，损耗较大，体积也较大,云母电容器,CY,4.7,30000 pF,250,7000,耐高压、高温，性能稳定，体积小，漏电小，损耗小，但容量也小,油质电容器,CZM,0.1,16F,250,1600,电容量大，耐压高，但体积大,陶瓷电容器,CC,2pF,0.047F,160,500,电容量大，耐压高，但体积大,涤纶电容器,CLX,1000pF,0.5F,63,630,耐高温，体积小，漏电小，性能稳定，容量小,聚苯乙烯电容器,CBX,3pF,1F,63,250,体积小，漏电小，重量轻,金属膜电容器,CZJ,0.01,100F,0,400,漏电小，损耗小，性能稳定，有较高的精密度,铝电解电容器,CD,1,20000F,3,450,体积小，电容量较大，击穿后有自愈能力,钽电解电容器,CA,220,3300F,16,125,体积小，漏电小，稳定性高，价格高,2.,可变电容器,电容量能在较大范围内随意调节的电容器称为可变电容器。常用的有空气可变电容器和聚苯乙烯薄膜可变电容器。,3.,微调电容器,电容量在某一范围内可以调整的电容器称为微调电容器。它有陶瓷微调、云母微调和拉线微调几种。,4.2.1,电容器的充电过程,4.2.2,电容器的放电过程,4.2.3,时间常数,4.2.4,电容器的电场能量,4.2.5,电容器的特点,4.2,电容器的充电和放电,4.2.1,电容器的充电过程,使电容器两极板带上等量异种电荷的过程，称为电容器的充电过程。,充电电流逐渐减小，电容器两端的电压逐渐增大。,4.2.2,电容器的放电过程,使电容器两极板所带正负电荷中和的过程，称为电容器的放电过程。,放电电流逐渐减小，电容器两端的电压逐渐减小。,单位：秒（,s,）,电容器充放电时间的长短用时间常数来衡量。,R,和,C,的乘积叫电路的时间常数。,4.2.3,时间常数,t,5,=,t,在理论上，充、放电过程必须经无限长的时间方能结束，但在实际,时，充、放电过程基本结束。,应用中，可以认为,4.2.4,电容器的电场能量,电容器储存的电场能量：,单位：焦耳（,J,）,4.2.5,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。,3.,不论是充电还是放电时，电容器上的电压都是变化的，充电时它不可能立即达到电源电压，放电时它也不可能立即下降为零，即电容器两端的电压不能突变。电容器充、放电的快慢用时间常数来衡量。,一般认为 时，充、放电过程基本结束。,4.3,电容器的连接,4.3.1,电容器的串联,4.3.2,电容器的并联,4.3.3,电容器的混联,4.3.1,电容器的串联,1.,电容器的串联,将几个电容器依次相连，中间无分支的连接方式，称为电容器的串联。,2.,电容器的串联的特点,(1),串联后的等效电容（总电容量）的倒数等于各电容器的容量的倒数之和,当两个电容器串联时，其等效电容为,当,n,个电容量均为,C,0,的电容器串联时，其等效电容为,(2),总电压等于各电容器上的电压之和,(3),各电容器所储存的电量都相等，并等于串联后等效电容器上所储存的电量,【,例,4.2】,有两个电容器，,C,1,容量为,2F,，额定工作电压为,160,；,C,2,容量为,10F,，额定工作电压为,250,。若将它们串联后接在,300,的直流电源上使用，求等效电容量和每只电容器上分配的电压，这样使用是否安全？,解：等效电容量为,由于,故,由于电容器,C,1,所承受的电压是,250,，超过了它的耐压，所以,C,1,将为被击穿，导致,C,2,承受着全部电源电压,300,，而,300,远大于,C,2,的耐压,250,，,C,2,也会被击穿。所以，这样使用是不安全的。,4.3.2,电容器的并联,1.,电容器的并联,将几个电容器接在相同两点之间的连接方式，称为电容器的并联,。,2.,电容器的并联的特点,(1),并联后的等效电容（总电容量）等于各电容器的容量之和,(2),各电容器两端承受的电压相等，并等于电源电压,(3),并联后等效电容器上所储存的电量等于各电容器所储存的电量之和,【,例,4.3】,电容器,C,1,=10F,充电后电压为,30,，电容器,C,2,=20F,，充电后电压为,15V,，把它们并联在一起，其电压是多少？,它们所带的总电量为,并联后的总电容量为,解：电容器,C,1,、,C,2,并联前的带电量分别为,并联后的共同电压为,4.3.3,电容器的混联,既有串联又有并联的电容器组合，称为电容器的混联。,【,例,4.4】,如图,4.9,所示，,C,1,为,100F,、,耐压,50,，,C,2,为,50F,、,耐压,100,，,3,为,50F,、,耐压,50,。求总电容量,C,及最大安全工作电压,U,。,解：由图可看出，三个电容器的连接关系是,C,2,和,C,3,并联后再与,C,1,串联。,(1),总电容量为,(2),最大安全工作电压,因为,C,和,C,并联后可看作一个电容器，其等效电容量为,100F,、耐压,50,，而,C,1,也是,100F,、耐压,50,，这样相当于两个,100F,、耐压,50V,的电容器串联。所以说，该混联电路承受的最大安全工作电压为,100V,。,【,综合案例,】,有两个金属化纸介电容器，其中一个电容量为,0.25F,、耐压,250,；另一个电容量为,0.5F,、耐压,300,。试求它们串联后的总耐压值？若将它们并联后，总耐压值又是多少。,解：（,1,）将电容器串联起来,等效电容,电容器,C,1,所能储存的最大电量,电容器,C,2,所能储存的最大电量,因此，电容器串联后所能储存的最大电量,故串联后的总耐压值,（,2,）将电容器并联起来,并联后的总耐压,