第二單元 電容與電感

第二單元電容與電感模塊1電容模塊2電感模塊1電容任務(wù)一認(rèn)識(shí)電容任務(wù)二認(rèn)識(shí)電容的連接方式任務(wù)三認(rèn)識(shí)電容器的充電和放電

電容器，顧名思義，是‘裝電的容器’，是一種容納電荷的器件。任務(wù)一認(rèn)識(shí)電容電容器是電子設(shè)備中大量使用的電子元件之一，廣泛應(yīng)用于隔直，耦合，旁路，濾波，調(diào)諧回路，能量轉(zhuǎn)換，控制電路等方面。

一、電容的概念

1、電容器結(jié)構(gòu)：兩個(gè)導(dǎo)體中間用絕緣物質(zhì)隔開就構(gòu)成電容器。兩個(gè)導(dǎo)體叫——極板中間的絕緣物質(zhì)叫——介質(zhì)C電容器符號(hào):電容器最基本的特性是：能夠儲(chǔ)存電荷

2、電容量：

電容器的電容量——簡稱電容將電容器的兩極板分別接到電源的正、負(fù)極上，電容器兩極板就會(huì)帶有等量的異種電荷。------這個(gè)過程叫給電容器充電++++____

電容的大小：

Q—電容器所帶的電荷量，單位為庫侖（C）U—電容器兩極板間的電壓，單位為伏特（V）C—電容器的電容量，單位為法拉（F）單位：法拉F

1μF＝10－6F1pF＝10－12F1、一個(gè)電容器，當(dāng)它接到220V直流電源上時(shí)，每個(gè)極板上所帶電荷量為2.2X10－5C，電容器的電容是多少？若將它接到110V的直流電源上，每個(gè)極板所帶的電荷量是多少？解：

課堂練習(xí)特別關(guān)注：常用的電容器有平行板電容器平行板電容器的電容與極板面積S及電介質(zhì)的介電常數(shù)ε成正比，與極板間的距離成反比。

s—極板的有效面積

d—兩極板間的距離

ε—某種電介質(zhì)的介電常數(shù)二、電容器的參數(shù)1、額定工作電壓是指電容器能長時(shí)間地穩(wěn)定工作，并且保證電介質(zhì)性能良好的直流電壓數(shù)值。額定電壓一般叫——耐壓一般直接標(biāo)注在電容器外殼上，如果工作電壓超過電容器的耐壓電容器將被擊穿，造成不可修復(fù)的永久損壞。

2、標(biāo)稱容量

在電容器上所標(biāo)明的電容量叫標(biāo)稱容量。

3、允許誤差電容器實(shí)際電容量與標(biāo)稱容量的偏差稱誤差。允許誤差分5級(jí)：00級(jí)允許誤差±1％

0級(jí)允許誤差±2％

Ⅰ級(jí)允許誤差±5％

Ⅱ級(jí)允許誤差±10％

Ⅲ級(jí)允許誤差±20％

分布電容實(shí)際上任何兩個(gè)導(dǎo)體之間都存在著電容。例如，輸電線之間，輸電線與大地之間都存在電容；晶體三極管各極之間也存在著電容。所以，也都存在著電容。這種非廠家生產(chǎn)寄生于電路中的電容器就叫分布電容，也叫寄生電容。一般情況下，這個(gè)電容值很小，它的作用可忽略不計(jì)。如果傳輸線很長或所傳輸?shù)男盘?hào)頻率很高時(shí)，就必須考慮這一電容的作用。另外在電子儀器中，線與線之間、印制板的上下層之間、線與儀器的金屬外殼之間也存在電容。在對(duì)印制板進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)一定要充分考慮這種影響，尤其是在工作頻率很高的時(shí)候，尤其要注意采取措施降低分布電容影響。分布電容不可消除，只能盡量減小。

電容器的檢測電容器的常見故障是擊穿短路、斷路、漏電、容量減小、變質(zhì)失效及破損等，用萬用表可以檢測電容器的常見故障。將萬用表轉(zhuǎn)換開關(guān)撥到電阻擋“R×100”的位置上，紅表筆接電容負(fù)極，黑表筆接電容正極，可以見到萬用表指針擺動(dòng)一下后，很快返回到“0”處，說明這只電容器性能正常，如圖2.4所示。電容器的短路、漏電檢測：1、

萬用表電阻擋置于“R×1k”測量無極性電容器，表針最后應(yīng)指向∞，好的。指向0電容器短路。2、萬用表電阻擋置于“R×10k測有極性電解電容器，表針最后有一點(diǎn)偏轉(zhuǎn)表明電容器正常，如偏轉(zhuǎn)較明顯，說明電容器漏電較大，不宜使用。課堂練習(xí)書P102，思考與練習(xí)

任務(wù)二認(rèn)識(shí)電容器的連接方式現(xiàn)有額定電壓10V，電容50μF的電容器。需要50V，50μF的，怎么辦？當(dāng)單獨(dú)一個(gè)電容器的耐壓不夠，容量夠大，可將幾個(gè)電容器串聯(lián)起來。一、電容器的串聯(lián)

+Q-QCU+Q+QC1C2-Q-QU+-

總電容的倒數(shù)是各個(gè)電容器電容的倒數(shù)之和。

每個(gè)電容器都帶有相等的電荷量。Q=Q1=Q2=Q3

總電壓等于每個(gè)電容器兩端的電壓之和。U=U1+U2+U3課堂練習(xí)書P105，思考與練習(xí)2,4作業(yè)書P105，思考與練習(xí)3,5二、電容器的并聯(lián)電容量不夠，耐壓滿足要求時(shí)，可將幾個(gè)電容器并聯(lián)起來。C1C2C3Q1Q2Q3U+-+-UCQ加在每一個(gè)電容器上的電壓是相同的。

U=U1=U2=U3總電荷量等于每個(gè)電容器上所帶電荷量之和。

Q=Q1+Q2+Q3總電容等于每個(gè)電容器電容之和

C=C1+C2+C3

電容串聯(lián)、并聯(lián)的特點(diǎn)串聯(lián)并聯(lián)電容的關(guān)系C=C1+C2+C3電量關(guān)系Q=Q1=Q2=Q3Q=Q1+Q2+Q3電壓關(guān)系U=U1+U2+U3U=U1=U2=U3【例題】有三個(gè)電容C1=100μF,

C2=600μF,C3=200μF,串聯(lián)起來，等效電容是多少？并聯(lián)起來，等效電容是多少？

任務(wù)三研究電容器的充電和放電一、電容器的充電使電容器帶電的過程稱為電容器的充電++++____充電過程中，電流由最大逐漸減小為0，兩極板電壓由0逐漸增大到與電源電動(dòng)勢相等。

二、電容器的放電使電容器失去電荷的過程稱為電容器的放電++++____

放電過程中，電流由最大逐漸減小為0，兩極板電壓逐漸減小到0。

觀看電容器的充放電動(dòng)畫視頻

三、電容器中的電場能電容器在充電過程中，兩個(gè)極板上有電荷積累，兩極板間形成電場，此能量是從電源吸取過來而儲(chǔ)存在電容器中的。儲(chǔ)存在電容器中的電場能量可用下式計(jì)算

電容器兩端電壓增加時(shí)，電容器便從電源吸收能量儲(chǔ)存在它兩極板之間的電場中。

而當(dāng)電容器兩端電壓降低時(shí)，它便把原來所儲(chǔ)存的電場能量釋放出來。

即電容器本身只與電源進(jìn)行能量的交換，而并不消耗能量，所以說電容器是一種儲(chǔ)能元件。*生產(chǎn)生活案例：1.如果電容器的電容足夠大并已充電，當(dāng)用導(dǎo)線將它的兩極板連接起來時(shí)，可看到放電火花，并發(fā)出聲音。在閃光燈中，就是將大電容器先充電，然后通過閃光燈放電，使其發(fā)出強(qiáng)烈的閃光。2.儲(chǔ)能焊機(jī)又稱電容式儲(chǔ)能焊機(jī)，其工作原理主要是利用電容儲(chǔ)存能量，當(dāng)能量能使小面積焊點(diǎn)熔化時(shí)，電容瞬時(shí)放電完成焊接。儲(chǔ)能焊機(jī)的焊接時(shí)間一般為千分之3秒，且焊接時(shí)間是不能調(diào)節(jié)的。課堂練習(xí)書P107，思考與練習(xí)項(xiàng)目發(fā)光二極管亮度變化流過電容器的電流變化電容器兩端電壓的變化開關(guān)SB撥向1端LED1開始較亮，然后逐漸變暗，最后不亮LED2始終不亮逐漸減小至0逐漸增大至與電源電動(dòng)勢相等開關(guān)SB撥向2端LED2開始較亮，然后逐漸變暗，最后不亮LED1始終不亮逐漸減小至0逐漸減小至0模塊2電感任務(wù)一認(rèn)識(shí)磁場任務(wù)二認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)任務(wù)三認(rèn)識(shí)自感與電感元件任務(wù)四認(rèn)識(shí)互感及其應(yīng)用

任務(wù)一

認(rèn)識(shí)磁場

一、磁場1、磁場磁性：某些物質(zhì)具有吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)，叫磁性。磁體：具有磁性的物質(zhì)叫磁體。磁極：磁體上磁性最強(qiáng)的部分叫磁極磁場：磁體周圍存在特殊物質(zhì)叫磁場

2、磁場方向和磁感線磁場方向：在磁場中的任意一點(diǎn)，小磁針靜止時(shí)N極的指向。磁感線：磁場中畫出的一系列假想的曲線，曲線上的切線方向就是該點(diǎn)的磁場方向。在磁體外部：磁感線從NS在磁體內(nèi)部：磁感線從SN磁感線不相交磁體周圍磁感線分布

3、電流的磁場通電導(dǎo)線周圍存在磁場，這種現(xiàn)象叫電流的磁效應(yīng)。1、通電長直導(dǎo)線的磁場方向

右手螺旋定則：右手握住導(dǎo)線并把拇指伸開，

拇指電流方向環(huán)繞四指磁場方向2、通電螺線管的磁場方向（右手螺旋定則）右手握住螺線管,并把拇指伸開,彎曲四指電流方向拇指磁場北極

ＮＳＮＳ課堂練習(xí)1、判斷電流的磁場方向2、判斷電流方向ＮＳ二、描述磁場的主要物理量1、磁感應(yīng)強(qiáng)度B：描述磁場強(qiáng)弱

單位：特斯拉TF—與磁場垂直的通電導(dǎo)體在磁場中受力Ｉ—導(dǎo)體中的電流L—導(dǎo)體在磁場中的有效長度

２、磁通磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ和與其垂直的某一截面積Ｓ的乘積＝ＳＢＳin單位:韋伯WbＳＢＢＳ3、磁導(dǎo)率磁導(dǎo)率是表示物質(zhì)導(dǎo)磁性能的物理量，用字母μ表示，單位是亨利每米，用符號(hào)H/m表示。不同的媒介質(zhì)有不同的磁導(dǎo)率。真空中的磁導(dǎo)率是一個(gè)常數(shù)：某種介質(zhì)的磁導(dǎo)率與真空中的磁導(dǎo)率的比值稱為相對(duì)磁導(dǎo)率：反磁性物質(zhì)，在這類物質(zhì)中產(chǎn)生的磁場比真空中弱。11順磁性物質(zhì)在這類物質(zhì)中產(chǎn)生的磁場比真空中強(qiáng)。1鐵磁性物質(zhì)，在這類物質(zhì)中產(chǎn)生磁場比真空中的磁導(dǎo)率大幾千甚至幾萬倍。4、磁場強(qiáng)度磁場中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與媒介質(zhì)磁導(dǎo)率μ的比值，叫做該點(diǎn)的磁場強(qiáng)度，用H表示，

即磁場強(qiáng)度也是一個(gè)矢量，在均勻的媒介質(zhì)中，它的方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向一致。在國際單位制中，它的單位為A/m(安/米)。三、磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用力磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用力稱磁場力，也稱安培力。B—磁感應(yīng)強(qiáng)度

L—導(dǎo)線長度

I—導(dǎo)體中電流

—B與I的夾角磁場對(duì)通電導(dǎo)線的作用力(安培力)的方向：左手定則：伸開左手，讓磁感線垂直進(jìn)入手心,四指指向電流方向，大拇所指方向?yàn)閷?dǎo)線受力方向。課堂練習(xí)1、判斷導(dǎo)體ab在磁場中受力情況課堂練習(xí)2、判斷線圈在磁場中受力情況這就是電動(dòng)機(jī)的工作原理判斷通電導(dǎo)體受力方向

××××××××××××××××abNSababab向上運(yùn)動(dòng)ab向右運(yùn)動(dòng)ab垂直屏幕向里運(yùn)動(dòng)向課堂練習(xí)閉合回路的磁通發(fā)生變化，回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。感應(yīng)電流（感應(yīng)電動(dòng)勢）方向可以用右手定則、楞次定律判斷

任務(wù)二

認(rèn)識(shí)電磁感應(yīng)一、電磁感應(yīng)（觀看動(dòng)畫現(xiàn)象電磁感應(yīng)1、2）1、右手定則伸平右手，拇指和四指垂直，讓磁感線穿入掌心，拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，四指所指方向?yàn)楦袘?yīng)電流方向。二、感應(yīng)電流方向（觀看動(dòng)畫）圖中AB向右運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電流方向：BAacBAB相當(dāng)于電源,上端為+極下端為-極感應(yīng)電動(dòng)勢方向：BA××××××××××××××××××××××××abcd××××××AB+-2、楞次定律感應(yīng)電流的方向，總是使感應(yīng)電流的磁場阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化

線圈相當(dāng)于一個(gè)電源,上端是+極,下端是-極

+NS練習(xí)一：如圖，判斷感應(yīng)電流的方向。

××××××××××××××××abNSababab向上運(yùn)動(dòng)ab向左運(yùn)動(dòng)ab垂直屏幕向外運(yùn)動(dòng)向練習(xí)二：判斷感應(yīng)電流的方向圖中磁鐵運(yùn)動(dòng)方向如箭頭所示ＮSＮS（1）法拉第電磁感應(yīng)定律：線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢的大小，跟穿過這個(gè)回路的磁通的變化率成正比

－穿過閉合回路磁通的增加量－磁通增加所用的時(shí)間Ｎ－線圈匝數(shù)3、感應(yīng)電動(dòng)勢的大?。?）導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢

B—磁感應(yīng)強(qiáng)度

L—導(dǎo)線長度

V—導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)速度

—B與V的夾角課堂練習(xí)書P125，思考與練習(xí)：一、選擇題二、填空題作業(yè)書P126，計(jì)算題：2、3一、自感現(xiàn)象1、自感現(xiàn)象和自感電動(dòng)勢的概念觀察：現(xiàn)象

任務(wù)三

認(rèn)識(shí)電感與電感元件因通過線圈的電流發(fā)生變化而在線圈自身引起電磁感應(yīng)現(xiàn)象，叫自感現(xiàn)象。產(chǎn)生的電動(dòng)勢稱自感電動(dòng)勢。2、自感電動(dòng)勢的大小和方向----是線圈中電流的變化率L----是線圈的自感系數(shù)，EL------是自感電動(dòng)勢。（1）大小自感應(yīng)電動(dòng)勢總是阻礙線圈中原來電流的變化減小時(shí)+-EL+-EL增大時(shí)（2）方向自感現(xiàn)象的應(yīng)用（１）電子技術(shù)中，利用自感現(xiàn)象阻礙電流變化的特點(diǎn)，穩(wěn)定電路中的電流。（２）熒光燈電路中用整流器的自感現(xiàn)象獲得點(diǎn)燃燈管所需的高壓。自感現(xiàn)象的危害電路斷開瞬間，電流變化很快，電路中產(chǎn)生很大的自感電動(dòng)勢，可能擊毀線圈絕緣保護(hù)，損害設(shè)備等。二、電感器及電感量

1、電感器

導(dǎo)線制而成的線圈，如收音機(jī)中的高頻扼流圈，熒光燈電路中的鎮(zhèn)流器等，這些線圈統(tǒng)稱為電感線圈，也叫做電感器。電感器符號(hào)如圖：

空心電感

鐵心電感

實(shí)際電感常用電感器外形電感器的應(yīng)用：阻交流，通直流。

所以電感線圈可以在交流電路中作阻流、降壓、耦合以及負(fù)載用。當(dāng)電感和電容配合時(shí)，可以作調(diào)諧、濾波、選頻、耦合等用。2、電感量(L)

表示電感器產(chǎn)生自感能力的物理量。也可稱作自感量。線圈的電感是由線圈本身的特性決定，它與線圈的尺寸、匝數(shù)、和媒介質(zhì)的磁導(dǎo)率有關(guān)單位為亨[利]（H）3、電感器的參數(shù)（1）標(biāo)稱電感量（2）允許誤差（3）額定電流電感在電路中正常工作時(shí)允許通過的最大電流4、電感器的檢測用萬用表R×1擋，用兩支表筆分別碰接電感線圈的引腳。

測得阻值為0Ω時(shí)，內(nèi)部短路，不能使用。

測得有一定阻值，正常。

測得的阻值為∞時(shí)，斷路，不能使用。課堂練習(xí)書P129，思考與