電工電子技術 課件 模塊2 電容與電感

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(模塊2電容與電感)

單元1電容器和電容一、電容器及電容1.電容器構成任何兩個導體之間用絕緣物質隔開就構成電容器。這兩個導體叫做電容器的極板，它們之間的絕緣物質叫做介質，空氣、紙、云母、油、塑料等都可以做電容器的絕緣介質。其結構如圖：

2.平行板電容器及電容

（1）平板電容器：由兩個相互靠近的平行金屬板中間夾一層絕緣介質組成。

（2）電容：

當在電容器兩個極板間加上電壓時，電容器就會在兩個極板上儲存等量異號的電荷，兩級間建立了電場，所以電容器是一個儲存電荷、儲存電場能量的電子元件。

實驗指出，電容器極板上儲存的電荷量的大小和兩極間電壓成正比，即

式中，C稱為電容量，簡稱電容。是反映電容器儲存電荷能力的參數。平板電容器的電容可由下式計算，即式中:C——電容，單位是法拉，符號為(F)；q—電極板上儲存的電荷，單位是庫侖(C)；

uC—電極板之間電壓，單位是伏特(V)；

ε——絕緣介質的介電常數，和介質材料種類有關；

S——兩金屬極板的重疊面積，單位是平方米(m2)；

d——極板間的距離，單位是厘米(cm)。

（3）單位換算其中：法拉（F），微法（μF），皮法（pF）3.電容器的分類按結構分：固定電容器、可變電容器和半可變電容器。按介質分：紙介電容器、油浸電容器、金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、有機薄膜電容器、云母電容器、電解電容器等。各種電容器：

電容器的電路符號和文字符號：4.電容器的充電和放電（1）充電

如圖，把電容器與電阻串聯后，再接到端電壓U為恒定值的電源兩端，當把開關S從打開狀態(tài)扳到A端時，電容器被充電。接通瞬間，電容器上無電荷，兩端電壓為零，這時充電電流最大，i=U/R。

隨著充電不斷進行，電容器兩極板上的電荷不斷聚集，電容器兩端的電壓就逐漸增高，而充電電流不斷衰減。當電容器的端電壓和電源的端電壓相等時，充電電流衰減至零，到此充電便告結束。如圖為充電過程中uc和i的變化曲線。

電容器在充電過程中，從電源處吸收電能，把它儲藏在電容器的電場之中，它所儲藏的能量為：（2）放電在電容器充電完畢后，如把開關S從A端迅速扳到B端，如圖，此時電容器開始放電。同樣，在電路剛接通的瞬間，放電電流最大。隨著電容器兩電極上的電荷不斷減少，其兩端的電位差就逐漸降低。最后放電完畢，放電電流便等于零。放電過程中uc和i的變化曲線，如圖。電容器放電時，把充電時所儲藏在電場中的能量釋放出來轉變?yōu)殡娮枭系臒崃俊Ｔ诜烹娺^程中，電容器放出的能量為二、

電容元件

由以上討論可知，電容器是一種能夠儲存能量的器件，這是電容器的基本電磁性能。但在實際中，電容器介質中還存在一定的介質損耗和漏電流。如果忽略電容器的這些次要性能，就可用一個代表其基本電磁性能的理想二端元件作為模型。電容元件就是實際電容器的理想化模型。

電容元件是一個理想的二端元件，如圖所示為其圖形符號。其中，+q和-q代表該元件正、負極板上的電荷量。若假定通過電容元件的電流參考方向與其兩端電壓u的參考方向一致（關聯參考方向），如前圖所示。則電容元件的電壓與電流的伏安關系為

上式表明，電容元件的電流與其電壓的變化率成正比。只有當元件的電壓發(fā)生變化時，其中才會有電流。所以，直流電路中，電容元件相當于開路。

*電容元件是一種儲能元件。三、電容器的檢測1.固定電容器的檢測（1）檢測10pF以下的小電容因10pF以下的固定電容器容量太小，用萬用表進行測量，只能定性的檢查其是否有漏電、內部短路或擊穿現象。測量時，可選用萬用表R×10k擋，用兩表筆分別任意接電容的兩個引腳，阻值應為無窮大。若測出阻值(指針向右擺動)為零，則說明電容漏電損壞或內部擊穿。（2）檢測10PF～001μF固定電容器是否有充電現象，進而判斷其好壞。萬用表選用R×1k擋。用兩只三極管（β值均為100以上）組成復合管。萬用表的紅和黑表筆分別與復合管的發(fā)射極e和集電極c相接。由于復合三極管的放大作用，把被測電容的充放電過程予以放大，使萬用表指針擺幅度加大，從而便于觀察。（3）對于001μF以上的固定電容，可用萬用表的R×10k擋直接測試電容器有無充電過程以及有無內部短路或漏電，并可根據指針向右擺動的幅度大小估計出電容器的容量。2.電解電容器的檢測

（1）因為電解電容的容量較一般固定電容大得多，所以，測量時，應針對不同容量選用合適的量程。一般情況下，1～47μF間的電容，可用R×1k擋測量，大于47μF的電容可用R×100擋測量。

（2）將萬用表紅表筆接負極，黑表筆接正極，在剛接觸的瞬間，萬用表指針即向右偏轉較大偏度(對于同一電阻擋，容量越大，擺幅越大)，接著逐漸向左回轉，直到停在某一位置。此時的阻值便是電解電容的正向漏電阻，此值略大于反向漏電阻。實際使用經驗表明，電解電容的漏電阻一般應在幾百kΩ以上，否則，將不能正常工作。在測試中，若正向、反向均無充電的現象，即表針不動，則說明容量消失或內部斷路；如果所測阻值很小或為零，說明電容漏電大或已擊穿損壞，不能再使用。（3）對于正、負極標志不明的電解電容器，可利用上述測量漏電阻的方法加以判別。即先任意測一下漏電阻，記住其大小，然后交換表筆再測出一個阻值。兩次測量中阻值大的那一次便是正向接法，即黑表筆接的是正極，紅表筆接的是負極（4）使用萬用表電阻擋，采用給電解電容進行正、反向充電的方法，根據指針向右擺動幅度的大小，可估測出電解電容的容量。3.可變電容器的檢測

（1）用手輕輕旋動轉軸，應感覺十分平滑，不應感覺有時松時緊甚至有卡滯現象。將載軸向前、后、上、下、左、右等各個方向推動時，轉軸不應有松動的現象。（2）用一只手旋動轉軸，另一只手輕摸動片組的外緣，不應感覺有任何松脫現象。轉軸與動片之間接觸不良的可變電容器，是不能再繼續(xù)使用的。（3）將萬用表置于R×10k擋，一只手將兩個表筆分別接可變電容器的動片和定片的引出端，另一只手將轉軸緩緩旋動幾個來回，萬用表指針都應在無窮大位置不動。在旋動轉軸的過程中，如果指針有時指向零，說明動片和定片之間存在短路點；如果碰到某一角度，萬用表讀數不為無窮大而是出現一定阻值，說明可變電容器動片與定片之間存在漏電現象。如圖：四、電容器的標注電容器的參數標注方法有直標法、文字符號法和色標法。1．直標法：直標法是將電容器的主要參數（標稱電容量、額定電壓及允許偏差）直接標注在電容器上，一般用于電容器或體積較大的無極性電容器。標稱電容量的單有微法（μF）皮法（pF）。普通電容的允許誤差有±5%、±10%、±20%和＞±20%等，精密電容器的允許偏差有+2%、±1%、±0.5%、±0.25%、±0.1%和±0.05%。額定電壓有6.3V、10V、16V、25V、32V、50V、63V、100V、160V、250V、400V、450V、500V、630V、1000V、1200V。1500V、1600V、1800V、2000V等。國外電容器也有只標數字、不標單位的的直標法，或用R來表示小數點，或將小數點及其前面的零省略不標。2.文字符號法文字符號法是采用數字或字母數字混膈的方法來標注電容器的主要參數。（1）數字標注法

數字標注法一般是用3位數字表示電容器的容量。其中前兩位數字為有效值數字，第三位數字為倍乘數（即表示有效值后有多少個0）。例如：102表示10×102pF=1000pF104表示10×104pF=0.1μF105表示10×105pF=1μF2．（2）字母與數字混合標注法

此標注方法是用2~4位數字表示有效值，用P、n、M、μ、G、m等字母表示有效數后面的量級。進口電容器在標注數值時不用小數點，而是將整數部分寫在字母之前，將小數部分寫在字母后面。例如：4p7表示4.7pF8n2表示8200pFM1表示0.1μF3m3表示3300μFG1表示100μF

3．色標法

色標法與電阻器的色環(huán)法基本一樣，都是在元件外表涂上不同的顏色，表示元件的標稱值。電容器的色標法標注的容量單位一般為pF。表1是不同顏色所代表的具體數字。如圖所示，色標法的標注方法是；沿著電容器引線方向，第一、二色帶，表示電容量的有效數字，第三色帶表示有效數字后面零的個數(倍率)。第四色帶表示允許誤差。如遇到電容器色帶的寬度為兩個或三個色帶寬度時，就表示有兩個或三個相同的數字。電工電子技術

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(模塊2電容與電感)

單元2電感和電感元件一、電感器與電感1.電感器電感器就是用導線繞制的空心線圈或具有鐵芯的線圈，是能夠把電能轉化為磁能而存儲起來的元件。結構示意圖和實物圖：

2.電感當電感線圈內有電流iL流過時，電流在該線圈內產生的磁通為自感磁通。圖示：圖中，ΦL表示電流i產生的自感磁通。如果線圈的匝數為N，且穿過每一匝線圈的自感磁通都是ΦL，則

即是電流iL產生的總磁通~即自感磁鏈。若電感線圈是空心線圈，自感磁鏈ΨL與電流i

L成正比，即

L稱為電感元件的自感系數，或電感系數，簡稱電感。其大小表征了電感線圈產生磁鏈（磁通）的能力。電感的單位為亨[利]，符號為H，1H=1Wb/A。通常還用毫亨(mH)和微亨(μH)作為其單位，它們與亨的換算關系為1mH=10-3H，1μH=10-6H3.電感器的分類電感器種類繁多，分為幾下類型：（1）按其結構的不同可分為：線繞式電感器和非線繞式電感器（多層片狀、印刷電感等），還可分為固定式電感器和可調式電感器。固定式電感器又分為空心電感器、磁心電感器、鐵心電感器等。可調式電感器又分為磁心可調電感器、銅心可調電感器、滑動接點可調電感器、串聯互感可調電感器和多抽頭可調電感器。（2）按工作頻率可分為：高頻電感器、中頻電感器和低頻電感器?？招碾姼衅?、磁心電感器和銅心電感器一般為中頻或高頻電感器，而鐵心電感器多數為低頻電感器。（3）按用途可分為：振蕩電感器、校正電感器、顯像管偏轉電感器、阻流電感器、濾波電感器、隔離電感器、被償電感器等。常見的類型電感器如下圖:二、電感器的檢測1.電感值測量：將萬用表打到蜂鳴二極管檔，把表筆放在兩引腳上，看萬用表的讀數。

2.好壞判斷：對于貼片電感此時的讀數應為零，若萬用表讀數偏大或為無窮大則表示電感損壞。對于電感線圈匝數較多，線徑較細的線圈讀數會達到幾十到時幾百，通常情況下線圈的直流電阻只有幾歐姆。損壞表現為發(fā)燙或電感磁環(huán)明顯損壞，若電感線圈不是嚴重損壞，而又無法確定時，可用電感表測量其電感量或用替換法來判斷。三、電感元件電感