電工基礎(chǔ) 課件 模塊3 電容的連接

電工基礎(chǔ)模塊三電容的連接

第二節(jié)電容器的連接

第一節(jié)

電容的基本概念

第三節(jié)電容器的應(yīng)用

第四節(jié)電容器的檢測(cè)第一節(jié)

電容的基本概念一、電容器

彼此靠近而又互相絕緣的兩個(gè)導(dǎo)體，構(gòu)成一個(gè)電容器，電容器簡(jiǎn)稱電容。這兩個(gè)導(dǎo)體分別聚集正電荷和負(fù)電荷，稱為電容器的兩個(gè)極。

一個(gè)最簡(jiǎn)單的電容器，是由兩塊靠得很近而又互相絕緣的平行金屬板構(gòu)成，這兩塊金屬板就稱電容器的兩個(gè)極板。

如下圖所示，將一個(gè)不帶電的電容器與一個(gè)電源相連接，就是給電容器充電。充電時(shí)，與電源正極相連接的極板不斷聚集正電荷，與電原負(fù)極相連接的極板不斷聚集負(fù)電荷，兩極板間的電壓不斷增大。充電結(jié)束時(shí)，電容器兩極板間的電壓與電源端電壓相等。

由此可知，直流電不能通過電容器，電容器具有隔斷直流電

的作用，即通常所說的“隔直”作用。因?yàn)榻o電容器充電時(shí)，電容器兩極板聚集電荷，即俗稱將電裝起來。它沒有消耗電能，而是將電能儲(chǔ)存起來，所以電容器是儲(chǔ)能元件。

用導(dǎo)體將帶電的電容器的兩塊極板相連接，則兩塊極板上聚集的正、負(fù)電荷會(huì)互相中和，從而使電容器不帶電，這個(gè)過程稱放電。電容器的放電速度比充電速度快?？衫眠@個(gè)特性來判定電容器的質(zhì)量。一、表征電容的物理量1、電容、電量、電壓

電容器兩極板聚集的電荷數(shù)越多，電量則越大，兩極板間的電壓也越高。同一個(gè)電容器，電量與電壓的比值是一個(gè)恒量；不同的電容器，這個(gè)比值是不同的。所以，電容器所帶的電荷量與它兩極板間的電壓的比值，稱為電容器的電容。電容用C表示，電量用q表示，電壓用U表示，故有

式中，q、U、C的單位分別是：庫侖(C)、伏特(V)、法拉(F)。比法拉小的單位有微法(μF)和皮法(PF)，它們之間的進(jìn)率是百萬倍。即1法拉(F)=106微法(μF)；

1微法=106皮法(PF)。

此式也可稱電容的定義式，不能說：C與q成正比，C與U成反比。因?yàn)橐粋€(gè)電容器一生產(chǎn)出來，其電容(C)就己確定了，與其是否帶電(q)無關(guān)。只不過是帶電越多(q值越大)，極板間的電壓(U)也越大。2.平行板電容器

聚集正、負(fù)電荷的兩個(gè)電極是由互相平行的兩塊金屬板構(gòu)成的電容器，稱平行板電容器。我們常用的電容器，一般都是平行板電容器平行板電容器的電容，與電量和電壓無關(guān)，只與極板的正對(duì)面積(S)、兩極板間的距離(d)、極板間所充的絕緣材料(介電常數(shù)ε)等因數(shù)有關(guān)。由實(shí)驗(yàn)可知：平行板電容器的電容，跟絕緣材料的介電常數(shù)（ε）成正比，跟兩極板的正對(duì)面積成正比，跟兩極板間的距離成反比。即

式中，ε、S、d、C的單位分別是：法拉/米(F/m)、平方米(m2)、米(m)、法拉(F）。此式也可稱電容的計(jì)算式，它反映了決定一個(gè)電容器的電容的三個(gè)因素：絕緣材料、正對(duì)面積和極板距離。

電容器兩極板間的絕緣材料也稱電介質(zhì)，電介質(zhì)的介電常數(shù)(ε)由介質(zhì)的性質(zhì)決定。其中，真空的介電常數(shù)(ε0

)是一個(gè)常數(shù)，即ε0=8.86X10-12

(法拉/米)

任一絕緣體的介電常數(shù)ε與真空介電常數(shù)ε0的比值，稱相對(duì)介電常數(shù)εr。即

我們常用的絕緣材料，給出的都是相對(duì)介電常數(shù)的大小。如：空氣1，石英4.2，硬橡膠3.5，酒精35，純水80，云母7，超高頻瓷7～8.5等。絕緣材料的介電常數(shù)，等于相對(duì)介電常數(shù)與真空介電常數(shù)的乘積。即

電容是電容器的固有特性，電容器是否帶電或帶電多少，都不會(huì)改變電容。但改變兩極板的正對(duì)面積、或改變兩極板間的距離、或改變極板間的絕緣材料，都會(huì)改變電容。我們常說的可調(diào)電容，粗調(diào)就是調(diào)節(jié)兩極板的正對(duì)面積，微調(diào)就是調(diào)節(jié)兩極板間的距離。

電容經(jīng)常存在我們身邊，例如，兩根傳輸線之間，每根傳輸線與大地之間，都是被空氣介質(zhì)隔開的，所以，也都存在著電容。一般情況下，這個(gè)電容值很小，它的作用可以忽略不計(jì)。但是，如果傳輸線很長(zhǎng)，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。在電子儀器中，導(dǎo)線和儀器的金屬外殼之間也存在電容。上述的這些電容叫分布電容，會(huì)給傳輸線路或儀器設(shè)備的正常工作帶來干擾。第二節(jié)

電容的連接一、電容器的串聯(lián)

1.電容器串聯(lián)的定義

把幾個(gè)電容器的極板首尾相接，連成一個(gè)無分支電路的連接方式，稱電容器的串聯(lián)。如下圖所示，是三個(gè)電容器的串聯(lián)。

2.串聯(lián)電容器電路的特點(diǎn)

電容器串聯(lián)后，它的電量、電壓、電容之間的關(guān)系為：(1)電量相等。串聯(lián)的各個(gè)電容器所帶的電量相等。即q=q1=q2=q3(2)電壓相加?？傠妷旱扔诟麟娙萜鞯碾妷褐?。即U=U1+U2+U3(3)電容倒數(shù)和。總電容的倒數(shù)等于各電容的倒數(shù)之和。即

電容器串聯(lián)之后，相當(dāng)于增大了兩極板間的距離，因此，總電容小于每一個(gè)電容器的電容。3.電容器串聯(lián)的應(yīng)用當(dāng)一個(gè)電容器的耐壓不能滿足電路要求時(shí)，可將多個(gè)電容器串聯(lián)起來使用。串聯(lián)后，電容大的電容器分配的電壓小，電容小的電容器分配的電壓大。二、電容器的并聯(lián)1.電容器并聯(lián)的定義把多個(gè)電容器的正極接在一起，負(fù)極也接在一起，稱為電容器的并聯(lián)。如下圖所示，是將三個(gè)電容器并接在電源E兩端(電源向外輸出電壓為U)。2.并聯(lián)電容器電路的特點(diǎn)電容器并聯(lián)后，它的電量、電壓、電容之間的關(guān)系是：(1)電量相加。多個(gè)電容器并聯(lián)后的總電量等于各電容器所帶電量之和。即q=q1+q2+q3(2)電壓相等。各并聯(lián)電容器兩端的電壓相等，且等于電源端電壓。即U=U1=U2=U3

在電容器并聯(lián)電路中，每個(gè)電容器承受的外加電壓都等于電源電壓，所以，電容器的耐壓應(yīng)大于電源電壓。否則，一個(gè)電容器被擊穿，整個(gè)并聯(lián)電容電路所有的電容器都會(huì)被擊穿。(3)電容相加。多個(gè)電容并聯(lián)后的總電容等于各電容之和。即C=C1+C2+C3

電容器并聯(lián)之后，相當(dāng)于增大了兩極板間的面積，因此，總電容大于每個(gè)電容器的電容。將n個(gè)電容都為C0的電容器并聯(lián)后，其總電容為

C=nC03.電容器并聯(lián)的應(yīng)用

當(dāng)電容器的電容不夠用時(shí)，可將幾個(gè)耐壓相同的電容器并聯(lián)起來使用。并聯(lián)后，其電容變大了，帶電量也變大了。第三節(jié)

電容器的應(yīng)用

在電子設(shè)備中，電容器作為一種最基本的電阻元器件，其應(yīng)用相當(dāng)廣泛。主要應(yīng)用在電源電路、信號(hào)電路、電力系統(tǒng)及工業(yè)中。在電源電路和信號(hào)電路中，電容器主要用于實(shí)現(xiàn)旁路、去耦、濾波、儲(chǔ)能、耦合等方面的作用。1、旁路。旁路電容的主要功能是產(chǎn)生一個(gè)交流分路，把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象，可將混有高頻電流和低頻電流的交流電中的高頻成分旁路掉。2、去耦。去耦電容也稱退耦電容，它的作用是把輸出信號(hào)中的高頻干擾作為濾除對(duì)象，防止干擾信號(hào)返回電源。高頻旁路電容一般比較小，小于0.1μF；而去耦電容一般比較大，大于10μF。3、濾波。濾波電容在電源整流電路中主要用來濾除交流成分，使輸出的直流電更加平滑。4、儲(chǔ)能。電容器主要用于裝電荷，是儲(chǔ)能元件。5、耦合。電容器具有”通交流、隔直流”的特性，耦合電容就是利用這一特性，將交流信號(hào)從前前一級(jí)傳到下一級(jí)。

在電力系統(tǒng)中，電容器是提高功率因素的重要元器件；在工業(yè)上常使用電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載，通常采用并聯(lián)電容器的辦法來使電網(wǎng)平衡。第四節(jié)

電容器的檢測(cè)

檢測(cè)一個(gè)較大電容的電容器的質(zhì)量，即電容器有無擊穿（短路）、斷路、漏電等情況，可利用電容器充、放電的特性，選用指針式萬用表的電阻擋(R×100或R×1K)來檢測(cè)。

將指針式萬用表調(diào)至R×100或R×1k檔，然后將萬用表的紅、黑兩表筆分別接電容器的兩個(gè)接線端，這時(shí)萬用表的指針擺過一定幅度后再慢慢往回?cái)[至原位置（即0位置）；調(diào)換兩表筆重測(cè)一次，指針擺過更大的幅度后