第4單元電容

1、第第4 4單元單元 電容電容v 了解電容的概念，了解電容器的種類、外形和參數(shù)，了解儲能元件的概念。v 理解電容器充電、放電過程。v 掌握電容器串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)。v 了解RC 電路瞬態(tài)過程，理解時間常數(shù)的概念，了解時間常數(shù)在電氣工程技術(shù)中的應(yīng)用。v 能根據(jù)要求，正確選擇利用電容器串聯(lián)和并聯(lián)方式獲得合適的電容。v 會判斷電容器的好壞。 在電子電路中，電容器是基本元件之一，可用做濾波、耦合、調(diào)諧、隔直流（簡稱隔直）等，如圖4.1 所示；在單相電動機(jī)中，電容器是重要的起動元件，如圖4.2 所示。 在電力系統(tǒng)中，電容器是功率因數(shù)的補(bǔ)償元件，如圖4.3 所示；在中頻感應(yīng)加熱系統(tǒng)中，電容器可以提高功率因

2、數(shù)，改善回路特性，如圖4.4 所示。電容的基本知識電容的基本知識1電容器的連接電容器的連接23技能實(shí)訓(xùn)技能實(shí)訓(xùn)4第1 1節(jié) 電容的基本知識 一、電容器與電容 二、電容器的符號和參數(shù) 三、電容器的充電與放電 四、電容器的電場能量一、電容器與電容一、電容器與電容 任何兩個被絕緣介質(zhì)隔開而又互相靠近的導(dǎo)體，就可稱為電容器。這兩個導(dǎo)體就是電容器的兩個極板，中間的絕緣物質(zhì)稱為電容器的介質(zhì)。 電容器最基本的特性是能夠儲存電荷。 電容器所儲存的電荷量與兩極板間的電壓的比值是一個常數(shù)，稱為電容器的電容量，簡稱電容，用字母C 表示。它表示電容器儲存電荷的本領(lǐng)，用公式表示為 電容的單位是法拉，簡稱法，用符號F 表

3、示。1F = 106F1pF = 1012F 最簡單的電容器是平行板電容器，平行板電容器的電容量與電介質(zhì)的介電常數(shù)及極板面積成正比，與兩極板間的距離成反比 不同電介質(zhì)的介電常數(shù)是不同的，真空中的介電常數(shù)用0 表示。實(shí)驗(yàn)證明：0 = 8.851012F/m 其他電介質(zhì)的介電常數(shù)是它們的介電常數(shù)與真空中的介電常數(shù)的比值，叫做某種物質(zhì)的相對介電常數(shù)，用r 表示二、電容器的符號和參數(shù)1電容器的符號電容器的符號2電容器的參數(shù)電容器的參數(shù)（1）額定工作電壓。）額定工作電壓。電容器的額定工作電壓一般稱為耐壓，是電容器能長時間穩(wěn)定工作，并能保證電介質(zhì)性能良好的直流電壓的數(shù)值。（2）標(biāo)稱容量和允許誤差。）標(biāo)稱容

4、量和允許誤差。電容器的標(biāo)稱容量是指標(biāo)注在電容器上的電容。 電容器的允許誤差，按其精度可分為1%（00 級）、2%（0 級）、5%（級）、10%（級）和20%（級）5 級（不包括電解電容器）。三、電容器的充電與放電電容器充電、放電實(shí)驗(yàn)電路如圖4.7 所示。1. 電容器是一種儲能元件電容器是一種儲能元件2. 電容器能夠隔直流、通交流電容器能夠隔直流、通交流四、電容器的電場能量電容器充電時所儲存的電場能為 超級電容器又稱超大容量電容器、金電容、黃金電容、儲能電容、法拉電容、電化學(xué)電容器或雙電層電容器（ Electric Double Layer Capacitors， EDLC），是靠極化電解液來存

5、儲電能的新型電化學(xué)裝置，如圖4.9（a）所示。它是近十幾年隨著材料科學(xué)的突破而出現(xiàn)的新型功率型儲能元件，其批量生產(chǎn)不過幾年時間。同傳統(tǒng)的電容器和二次電池相比，超級電容器儲存電荷的能力比普通電容器高，并具有充放電速度快、效率高、對環(huán)境無污染、循環(huán)壽命長、使用溫度范圍寬、安全性高等特點(diǎn)。第2 2節(jié) 電容器的連接 一、電容器的串聯(lián) 二、電容器的并聯(lián)一、電容器的串聯(lián) 將2 個或2 個以上的電容器首尾依次相連，中間無分支的連接方式叫做電容器的串聯(lián)，如圖4.10 所示。1. 電量特點(diǎn)電量特點(diǎn)Q = Q1 = Q22. 電壓特點(diǎn)電壓特點(diǎn)U = U1 + U23. 電容特點(diǎn)電容特點(diǎn)4. 電壓分配電壓分配C1U

6、1 = C2U2 提示：提示：電容器串聯(lián)電路的電容特點(diǎn)與電阻并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)類似，實(shí)際應(yīng)用中要加以區(qū)別。當(dāng)有n 個等值電容器串聯(lián)時，其等效電容為 。二、電容器的并聯(lián) 將2 個或2 個以上電容器接在相同的兩點(diǎn)之間的連接方式叫做電容器的并聯(lián)，如圖4.12 所示。1. 電壓特點(diǎn)電壓特點(diǎn)U = U1 = U22. 電量特點(diǎn)電量特點(diǎn)Q = Q1 + Q23. 電容特點(diǎn)電容特點(diǎn)C = C1 + C2提示：提示： 當(dāng)n 個等值電容器并聯(lián)時，其等效電容為C = nC0。* 第3 3節(jié) 瞬態(tài)過程 一、瞬態(tài)過程 二、換路定律 三、RC 電路的瞬態(tài)過程 四、時間常數(shù)一、瞬態(tài)過程一、瞬態(tài)過程在如圖4.14 所示電路

7、中，HL1、HL2、HL3 是3 個完全相同的燈泡。 純電阻電路不需要時間過程。 燈泡HL2 支路與純電感電路串聯(lián)，在開關(guān)S 閉合瞬間，該支路電流從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，需要一個時間過程，即瞬態(tài)過程。 燈泡HL3 支路與純電容電路串聯(lián)，在開關(guān)S 閉合瞬間，該支路電流從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，需要一個時間過程，即瞬態(tài)過程。 能量的變化需要經(jīng)過一段時間，電路由一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)要有一個過程，這個過程稱為瞬態(tài)過程，也叫過渡過程。二、換路定律 電源開關(guān)的閉合與打開、電路的參數(shù)變化、線路的改接等現(xiàn)象統(tǒng)稱為換路。電路換路后的瞬間，如果流過電容器的電流和電感兩端的電壓為有限值，則

8、電容器兩端的電壓與電感上的電流都應(yīng)保持換路前的一瞬間的原數(shù)值而不能突變，電路換路后就以此為初始值連續(xù)變化直至達(dá)到新的穩(wěn)定值。這個規(guī)律稱為換路定律或換路條件。三、RC RC 電路的瞬態(tài)過程 RC 串聯(lián)電路接通直流電路時，充電電壓uC 與充電電流i 隨時間變化的曲線如圖4.15 所示。 RC 串聯(lián)電路短接時，放電電壓uC 與放電電流i 隨時間變化的曲線如圖4.16 所示。四、時間常數(shù) 電阻R 和電容C 的乘積稱為RC 電路的時間常數(shù)，用 表示，即 = RC技 能 實(shí) 訓(xùn)知識知識1 常見電容常見電容器器知識知識2電解電容器極性的判別電解電容器極性的判別（1） 從外觀判別電解電容器的極性。（2）用指針式萬用表判別電解電容器的極性。利用電解電容器正向漏電電阻（即正向漏電電流?。┐笥诜聪蚵╇婋娮瑁捶聪蚵╇婋娏鞔螅┑奶匦裕ㄟ^測量電容器的漏電電阻來判別電解電容器的極性。知識知識3電容器質(zhì)量檢測方法電容器質(zhì)量檢測方法 較大容量電容器的質(zhì)量可以用萬用表進(jìn)行檢測。其檢測方法是：首先根據(jù)電容器容量的大小選擇合適的量程，通常為0.0110F 選用R10k 擋，100F 選用R1k 擋，1 000F 選用R100 擋或R10 擋。然后用表筆短接電容器的兩引腳進(jìn)行放電，再用表筆分別接觸電容器的兩根引腳，若指針迅速向順時針