第4章電容器及使用

1、電容器及使用【項目描述】 電容器和電阻器、電感器是組成電路的三大基本元器件，廣泛應(yīng)用于電工技術(shù)領(lǐng)域及電子技術(shù)領(lǐng)域。本章從對電容器的感性認識出發(fā)，逐步學(xué)習(xí)電容器的外觀及標(biāo)示、電容的基本概念、電容器的連接、電容器的充放電級及質(zhì)量檢測。其中，電容器的充放電級質(zhì)量檢測與實踐聯(lián)系最為緊密，是本章的重點，并通過實訓(xùn)項目來強化這一重點知識?！窘虒W(xué)目標(biāo)】應(yīng)知1. 了解常用電容器的種類、外形、符號、外殼標(biāo)示；理解電容器及電容的基本概念。2. 能分析和計算電容器串聯(lián)、并聯(lián)后的電容及耐壓，正確使用電容器的串聯(lián)與并聯(lián)知識解決實際應(yīng)用問題。3. 理解電容器充、放電的工作特點，能正確分析充、放電的工作過程。應(yīng)會1. 能夠

2、根據(jù)電容器的外觀及參數(shù)正確選用電容器。2. 能夠用萬用表的電阻檔對較大容量電容器的質(zhì)量進行檢測【項目分配】 任務(wù)一 常用電容器 任務(wù)二 電容器和電容 任務(wù)三 電容器的連接 任務(wù)四 電容器的充放電及質(zhì)量檢測任務(wù)一 常用電容器【教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo) 了解電容器種類及外形技能目標(biāo) 熟練掌握電容器常用的標(biāo)示方法。情感目標(biāo) 養(yǎng)成嚴(yán)謹、求實、務(wù)實的的職業(yè)精神；具有良好的職業(yè)道德，團隊合作精神和人際交流能力。【教學(xué)重點】電容器常用的標(biāo)示方法【教學(xué)難點】電容器常用的標(biāo)示方法【教學(xué)過程】 （一）明確項目任務(wù) 電容器常用的標(biāo)示方法 （二）制定項目實施計劃1. 常用電容器的種類及外形 固定電容器 （1）按結(jié)構(gòu)不同：

3、半可變電容器 可變電容器 （2）按介質(zhì)分：空氣、云母、陶瓷、紙介質(zhì)、鋁電解質(zhì)、金屬氧化膜 （3）按有無極性：有極性、無極性 2. 電容器外殼上的常見標(biāo)示（1） 參數(shù)表示 電容器的參數(shù)主要有額定工作電壓、標(biāo)稱容量和允許誤差。常用的標(biāo)示方法有直標(biāo)法、文字符號標(biāo)示法、3位數(shù)字法和色環(huán)標(biāo)示法。 (a)直標(biāo)法直標(biāo)法就是直接用文字和阿拉伯?dāng)?shù)字在電容器的外殼上標(biāo)出電容器主要參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)的方法。如空調(diào)壓縮機電容器上的標(biāo)示方法就是直標(biāo)法當(dāng)不標(biāo)單位是：凡不帶小數(shù)點的整數(shù)，其單位是pF，如3300表示3300pF；凡帶小數(shù)的數(shù)，其單位是F，如0.1表示0.1F。 （b)文字符號表示法 用文字符號表示其電容量的單位

4、：F（表示F）、m（表示mF）、u（表示F）、n（表示nF）、p（表示pF）。如1p表示容量為1pF；4n7表示容量為4.7nF即4700pF。 （c）3位數(shù)字法第1、 二位數(shù)字為有效數(shù)字，第三位數(shù)字為倍率，單位是pF。如103表示容量為10103pF；223表示容量為22103pF；若第三位數(shù)字為9，則倍率為10-1，如479表示容量為4710-1pF。 （d）色環(huán)標(biāo)示法該表示電容器容量的方法與電阻器的色環(huán)標(biāo)示法基本相同電容器容量的允許誤差可用數(shù)字和文字符號兩種方法來表示：如標(biāo)示為5%則直接表示允許誤差為5%；如標(biāo)示為D、F、G、J、K、M則表示允許誤差分別是0.5%（D)、1%（F)、2%

5、（G)、5%（J)、10%（K)、20%（M)。額定工作電壓一般在電容器外殼上直接進行標(biāo)注。2. 極性標(biāo)示 電解電容器的短引線對應(yīng)端或外殼上標(biāo)注為“-”的對應(yīng)端都是它的負極。(三）項目實施 學(xué)生分組識別常用的電容器(四）作業(yè)布置 1.思考與練習(xí)41（p78）五）版書設(shè)計 常用電容器一 課前導(dǎo)入二 導(dǎo)入新知（1）常用電容器的種類及外形（2）電容器外殼上的常見標(biāo)示三 學(xué)生討論四 小結(jié)【課后反思】任務(wù)二 電容器和電容【教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo) 了解電容器的基本結(jié)構(gòu)；理解電容器的電容概念及物理意義；知 道平行板電容器的電容與那些因素有關(guān)技能目標(biāo) 能對平行板電容器的電容量進行計算。情感目標(biāo) 養(yǎng)成嚴(yán)謹、求實、務(wù)

6、實的的職業(yè)精神；具有良好的職業(yè)道德，團隊合作精神和人際交流能力?！窘虒W(xué)重點】 1.電場器、電容量的概念。2. 平行板電容器的計算。3. 【教學(xué)難點】電容器的物理意義【教學(xué)過程】 （一）明確項目任務(wù) 電容的計算 （二）制定項目實施計劃一、 電容器的基本概念：電容器內(nèi)部的基本結(jié)構(gòu)是一樣的，都是由兩個導(dǎo)體再間隔絕緣物質(zhì)組成的。其中的兩個導(dǎo)體稱為 兩個極，各自用一根金屬導(dǎo)線引出與外電路連接。中間的絕緣物稱為電容器的介質(zhì)。 二、電容1.電容的基本概念（1）能夠存儲電荷是電容器的基本特征使電容器帶電的過程稱為充電。當(dāng)在電容器的兩極板上加上電壓時，則在兩個極板上分別出現(xiàn)數(shù)量相等的異性電荷。充電后的電容器就存

7、儲了一定量的電荷，從而具有了電場能量。（2） 電容的基本概念 對任何一個電容器來說，兩極板間的電壓都隨所帶電荷量的增加而增加，而且電荷量跟電壓成正比，它們的比值是一個常量，但對于不同的電容器，這一比值則不同，表征了電容器的特征。a.定義：b.單位：法拉F,微法F，皮法pF,毫法mF，nF納法1F=103mF=106F =109nF=1012PFc.物理含義：電容量是表示電容器儲存電荷本領(lǐng)的物理量。 d.例題4-2-12. 平行板電容器 （1）平行板電容器的電容，與平行板間的絕緣介質(zhì)的介電常數(shù)成正比，與正對面積成正比，與極板間的距離成反比，即介質(zhì)的介電常數(shù)F/ms每塊極板的有效面積m2 d兩極板

8、間距離 m （2）電容是電容器的固有特性，外界條件變化、電容器是否帶電或帶電多少都不會使電容改變。只有當(dāng)電容器兩極板間的正對面積、間隔距離或絕緣介質(zhì)（即介電常數(shù)）變化時，它的電容才改變。3. 常用電容器的圖形符號 4. 分布電容 必須注意到，不只是電容中才有電容，實際上任何兩個導(dǎo)體之間都存在著電容。3、 電容器中的電場能量當(dāng)電容器充電存儲了一定量的電荷后，電容器也就存儲了能量，這個能量稱為電場能量，為(三）項目實施 學(xué)生分組了解電容器的結(jié)構(gòu)及平行板電容器電容的計算(四）作業(yè)布置 1.思考與練習(xí)42（p81）五）版書設(shè)計 電容器和電容一 課前導(dǎo)入二 導(dǎo)入新知（1）電容器的基本概念（2）平行板電容

9、器的電容（3）電容器中的電場能量三 學(xué)生討論四 小結(jié)【課后反思】任務(wù)三 電容器的連接【教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo) 理解電容器串、并聯(lián)的目的。 技能目標(biāo) 1.掌握電容器串聯(lián)電路的特點并能熟練運用。 2.掌握電容器并聯(lián)電路的特點，掌握電容器混聯(lián)電路總電容量的計算。情感目標(biāo) 養(yǎng)成嚴(yán)謹、求實、務(wù)實的的職業(yè)精神；具有良好的職業(yè)道德，團隊合作精神和人際交流能力?！窘虒W(xué)重點】 1.電容器串、并聯(lián)電路的特點。2.等效電容的概念?！窘虒W(xué)難點】 1.電容器串聯(lián)電路中電量相等。 2.串聯(lián)電路的最大安全電壓的計算。【教學(xué)過程】 （一）明確項目任務(wù) 電容器串并聯(lián)的相關(guān)計算 （二）制定項目實施計劃一、電容器的串聯(lián)：1.定義：兩個

10、或兩個以上的電容器聯(lián)接成一個無分支電路的聯(lián)接方式。2.特點：（1）每個電容器所帶的電荷量都是相同的。即 Q1=Q2=Q3=Q（2）總電壓U等于各個電容器上的電壓之和。即 U=U1+U2+U3（3）串聯(lián)后電容器總電容的倒數(shù)等于各個電容器電容的倒數(shù)之和。 （總電容小于每一個電容器的電容）；若每一個電容器的容量都相等，均為時，總?cè)萘緾為：3.作用：（1）串聯(lián)后總?cè)萘靠倻p小，總耐壓增加；當(dāng)n個相同的電容器串聯(lián)后，其總耐壓的大小就是每個電容器獨立使用時耐壓的n倍。（2）當(dāng)容量或耐壓值不相同的n個電容串聯(lián)后，其總耐壓的大小按以下步驟計算：第一步，根據(jù)每個電容的電容量及耐壓值計算出各自允許帶的電荷量大小。第

11、二步，取計算出的最小電荷量為串聯(lián)后允許帶的總電荷量。第三步，計算出串聯(lián)后的總電容。第四步，由總電荷量與總電容計算出可外加的總電壓，該總電壓即電容串聯(lián)后的耐壓值。例4-3-1（p82）二、電容器的并聯(lián)：1.定義：將幾個電容器（各自具有兩個極板）中的其中一個極板連在一起（對有極性電容而言則必須都是正極相連），另一個極板也連在一起（對有極性電容而言則必須都是負極相連）的連接方式。2.特點：（1）并聯(lián)后所帶的總電荷量q等于各個電容器所帶電荷量之和，即 Q1+Q2+Q3=Q. （2）每個電容器所承受的電壓都是相同的，即 U=U1=U2=U3（3）并聯(lián)后的總電容等于每個電容器的電容之和，即 C1+C2+C

12、3=C(三）項目實施 學(xué)生練習(xí)，教師當(dāng)堂指導(dǎo)(四）作業(yè)布置 1.思考與練習(xí)42（p83）2.p90頁計算機題第1題五）版書設(shè)計 電容器的連接一 課前導(dǎo)入二 導(dǎo)入新知（1）電容器串聯(lián)（2）電容器的并聯(lián)三 學(xué)生討論四 小結(jié)【課后反思】任務(wù)四 電容器的充放電及質(zhì)量檢測【教學(xué)目標(biāo)】知識目標(biāo) 知道電容器的充點電過程及作用。 技能目標(biāo) 掌握正確使用萬用表對電容器進行質(zhì)量檢測。 情感目標(biāo) 養(yǎng)成嚴(yán)謹、求實、務(wù)實的的職業(yè)精神；具有良好的職業(yè)道德，團隊合作精神和人際交流能力?！窘虒W(xué)重點】 電容器的充放電過程及質(zhì)量的檢測。【教學(xué)難點】 用萬用表對電容器進行質(zhì)量的檢測【教學(xué)過程】 （一）明確項目任務(wù) 了解電容器的充放

13、電過程及用萬用表對電容器進行質(zhì)量的檢測 （二）制定項目實施計劃1、 電容器的充電電容器的充電過程就是使電容器帶上電荷的過程 1.充電電路及過程 充電電路見教材p84圖4-4-2。隨著充電的進行，充電電流逐漸減小（可見電流表指針逐漸向左回擺），電容器上積累的電荷逐漸增多（可見電壓表指針向右擺動幅度更大）。當(dāng)電容器兩極板間的電壓等于電源端電壓時，充電過程結(jié)束，此時電壓表指針的偏轉(zhuǎn)角度達到最大，電流表指針回到零處。這時，若斷開電源，電容器所帶電荷既不會消失，也不會中和。2. 充電結(jié)果 充電的結(jié)果是使電容器帶上了電荷，體現(xiàn)了電容器的特征2、 電容器的放電 1.放電電路及過程 放電電路見教材p84圖4-

14、4-3。隨著電容器兩極板上正負電荷的不斷中和，兩極板間電壓隨之減小（可見電壓表的指針在逐漸向左回擺），電路中電流隨之減?。梢婋娏鞅淼闹羔樢苍谥饾u向左回擺）。當(dāng)電容器兩極板間的正負電荷完全中和后，兩極板間的電壓為零，此時電壓表和電流表的指針都回到零處，放電過程結(jié)束。2. 放電結(jié)果放電的結(jié)果是使電容器儲存的電荷消失，成為不帶電的狀態(tài)。3、 電容器的作用 電容器具有隔直通交的作用 必須注意的是，電路中的電流是由于電容器的充放電形成的，并非電荷直接通過電容器中的介質(zhì)4、 用萬用表對電容器進行質(zhì)量檢測 用指針式萬用表可以對較大容量電容器的質(zhì)量進行檢測其方法是：1. 首先根據(jù)電容器容量的大小選擇合適的量

15、程。（通常為0.0110F選用R10K擋；10100F選用R1K擋；1001000F選用R100或R10擋。2. 然后用表筆金屬桿短接電容器的兩個引腳進行放電3. 再用表筆分別接觸電容器的兩個引腳，若指針迅速向順時針方向轉(zhuǎn)動，然后又慢慢地退回到“”附近，這時指針?biāo)傅臄?shù)值就是該電容器的漏電電阻值。（1） 漏電電阻值大（一般為幾百到幾千歐），說明電容器絕緣性能好；（2） 若漏電電阻?。◣渍讱W以下），表明電容器漏電嚴(yán)重，不能使用；（3） 如果指針在“0”附近，表明電容器擊穿短路；（4） 如果指針一動不動，表明電容器開路失效。值得注意的是，對于耐壓低于9V的電容器，不能用R10K擋來檢查。 4.還可以利用漏電電阻