电工基础课件(高教版)——第四章_电容.ppt

第四章 第四章　电　容 第四章　电　容 第一节　电容器和电容 　　一、电容器 　　二、电容 　　三、平行板电容器的电容 　　四、说明 第二节　电容器的连接 　　一、电容器的串联 　　二、 电容器的并联 第三节　电容器的充电和放电 　　一、电容器的充电 　　二、电容器的放电 四、电容器质量的判别 第四节　电容器中的电场能量 　　一、电容器中的电场能量 　　二、电容器在电路中的作用 本章小结 　　一、电容器 　　二、电容 　　三、电容器的连接 　　1．能量来源 电容器在充电过程中，两极板上有电荷积累，极板间形成电场。电场具有能量，此能量是从电源吸取过来储存在电容器中的。 　　2．储能大小的计算 电容器充电时，极板上的电荷量 q 逐渐增加，两板间电压 UC 也在逐渐增加，电压与电荷量成正比，即 q = CuC， 如图 4-6 所示。 图 4-6　uC－q 关系 　　把充入电容器的总电量 q 分成许多小等份，每一等份的电荷量为 ?q 表示在某个很短的时间内电容器极板上增加的电量，在这段时间内，可认为电容器两端的电压为 UC ，此时电源运送电荷做功为 　　即为这段时间内电容器所储存的能量增加的数值。 式中，电容 C 的单位为 F，电压 UC 的单位为 V ，电荷量 q 的单位为 C ，能量的单位为 J 。 　　电容器中储存的能量与电容器的电容成正比，与电容器两极板间电压的平方成正比。 　　当充电结束时，电容器两极板间的电压达到稳定值 UC，此时，电容器所储存的电场能量应为整个充电过程中电源运送电荷所做的功之和，即把图中每一小段所做的功都加起来。利用积分的方法可得 　　当电容器两端电压增加时，电容器从电源吸收能量并储存起来；当电容器两端电压降低时，电容器便把它原来所储存的能量释放出来。即电容器本身只与电源进行能量交换，而并不损耗能量，因此电容器是一种储能元件。 　　实际的电容器由于介质漏电及其他原因，也要消耗一些能量，使电容器发热，这种能量消耗称为电容器的损耗。 一、电容器 二、电容 三、电容器的连接 　　2．平行板电容器是最简单的电容器，是由两块相互绝缘，彼此靠得很近的平行金属板组成。 　　1．任何两个相互靠近又彼此绝缘的导体，都可看成是一个电容器。 　　3．电容器是储能元件。充电时把能量储存起来，放电时把储存的能量释放出去。储存在电容器中的电场能量为 　 　 　 　 电　容 　　教学重点 　　理解电容器的充、放电过程。 　　1. 理解电容的概念及其计算。 　　2. 掌握电容器串、并联的性质及等效电容的计算。 　　3. 理解电容充、放电过程中的能量转换规律及有关计算。 　　教学难点 第一节 电容器和电容 第二节 电容器的连接 第三节 电容器的充电和放电 第四节 电容器中的电场能量 本章小结 一、电容器 二、电容 三、平行板电容器的电容 四、说明 　　1．结构：两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成了一只电容器。这对导体叫电容器的两个极板。 　　2．种类：电容器按其电容量是否可变，可分为固定电容器和可变电容器，可变电容器还包括半可变电容器。它们在电路中的符号参见表 4-1。 表 4-1　电容器在电路中的符号 图形符号 双连可变电 容 器 可 变电容器 半可变电容器 电解电容器 电容器 名称 　　固定电容器的电容量是固定不变的，它的性能和用途与两极板间的介质有关。一般常用的介质有云母、陶瓷、金属氧化膜、纸介质、铝电解质等。 　　电解电容器是有正负极之分的，使用时不可将极性接反或接到交流电路中，否则会将电解电容器击穿。 　　电容量在一定范围内可调的电容器叫可变电容器。半可变电容器又叫微调电容。 　　常用的电容器如图 4-1 所示。 图 4-1　常用电容器 　　3．作用：电容器是储存和容纳电荷的装置，也是储存电场能量的装置。电容器每个极板上所储存的电荷的量叫电容器的电量。 　　将电容器两极板分别接到电源的正、负极上，使电容器两极板分别带上等量异号电荷，这个过程叫电容器的充电过程。 　　电容器充电后，极板间有电场和电压。 　　用一根导线将电容器两极板相连，两极板上正、负电荷中和，电容器失去电量，这个过程称为电容器的放电过程。 4．平行板电容器：由两块相互平行、靠得很近、彼此绝缘的金属板所组成的电容器，叫平行板电容器。是一种最简单的电容器。图 4-2 给出了平板电容器的示意图。 图 4-2　 平行板电容器 　　1．电容 C：如图 4-2 所示，当电容器极板上所带的电量 Q 增加或减少时，两极板间的电压 U 也随之增加或减少，但 Q 与 U 的比值是一个恒量，不同的电容器，Q / U 的值不同。 　　电容反映了电容器储