高一高教社电工技术应用课件-项目4电容器的认识与检测

《电工技术应用》 项目4：电容器的认识与检测 电容器是电路的基本元件，在电子技术中，常用于滤波、移相、耦合和选频；在电力系统中，可用于电动机的起动与运行、电力系统功率因数的提高。本项目以电容器的认识与检测为目标，重点介绍电容器的基本结构和特性、连接方式和测量方法。 4.1项目描述 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 任务导引 观察图4－1所示几种常用电容器实物。电容体上标注的文字符号含义是什么？电解电容器为什么是圆柱状？电容器的图形符号是怎样的呢？ 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 一、电容器 基本概念 任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体，都可以看作一个电容器，两个导体就是电容器的两个电极，中间的绝缘物质称为电介质。 电容器最基本的特性是能够储存电荷。使电容器带电的过程叫充电，把电容器的两极分别与直流电源的正、负极相接后，与电源正极相接的极板上带正电荷，与电源负极相接的极板带等量的负电荷，此时，电容器储存了能量，极板间建立了电场，两极间存在电压。 使充电后的电容器失去电荷的过程叫放电，用一根导线把电容器的两个电极接通，两极上的电荷就互相中和，电容器就不带电了，极板间电场消失，两极间无电压。 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 一、电容器 电容器符号 电容器在电路图中一般用字母C表示，图形符号如图所示，其中 (a）为有极性电容器符号， (b)为无极性电容器符号， (c) 为可变电容器符号。 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 二、电容 电容器极板上所储存的电荷随着外接电源电压的增高而增加。对某一个电容器而言，其中任意一个极板所储存的电荷量，与两个极板间电压的比值是一个常数，但是对于不同的电容器，这一比值则不相同。因此，常用这一比值来表示电容器储存电荷的本领。 如果电容器两极板间的电压是U时，电容器任一极板所带电荷量是Q，那么Q与U的比值叫电容器的电容量，简称电容，用字母C表示，即 式中Q表示一个极板上的电荷量，单位是C（库仑）；U表示两极板间的电压，单位是V（伏特）；C表示电容，单位是F（法拉）。 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 二、电容 如果在电容器两极板间加1V电压，每个极板所储存的电荷量为1C，则其电容就为1F。 在实际应用中，法拉的单位太大，常用较小的单位有微法(μF)和皮法(pF)，它们之间的换算关系是 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 三、平行板电容器的电容 做中学、做中教 用数字万用表电容挡检测平行板电容器的电容，调节电容器调节旋钮，观察数字万用表显示的数值与平行板极板正对面积大小的关系。 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 三、平行板电容器的电容 做中学、做中教 根据上述实践，发现平行板电容器正对面积变大，电容量变大；面积变小，电容量变小。理论和实验证明，平行板电容器的电容量与极板正对面积及电介质常数成正比，与两极板间的距离成反比，即 式中，S表示两极板正对的面积，单位为m2；d表示两极板间的距离，单位为m；ε表示电介质的介电常数，单位为F/m；算出的电容单位为F。 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 三、平行板电容器的电容 不同电介质的介电常数是不同的，真空中的介电常数用ε0表示，ε0≈8.86×10－12F/m。某种介质的介电常数ε与ε0之比，称为该介质的相对介电常数，用εr表示，即εr＝ε/ε0。常用电介质的相对介电常数见表 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 三、平行板电容器的电容 电容是电容器的固有特性，只与两极板的正对面积、极板间距离和极板间的绝缘材料变化有关，与外界条件变化、电容器是否带电或带电多少无关。为了减小体积，铝电解电容器将电解质卷起来做成圆柱状，因此，我们平时看到的电解电容器外形为圆柱状。 应当指出，并不是电容器才有电容，实际上任何两个导体之间都存在电容。例如，电力电缆，每根导线之间都被橡胶隔开，存在电容；安装中如果用摇表进行了检测，必须进行放电再操作，否则将导致触电。 4.2知识准备 4.2.1电容器与电容 【例4－1】有一真空电容器，其电容是10μF，将其极板距离增大一倍，并在极板间充满云母，求云母电容器的容量为多少？ 解：查表4－1，云母的介电常数εr＝7 真空电容器的电容 云母电容器的电容 4.2知识准备 4.2.2电容器的连接 任务导引 在检修某洗衣机时，发现电动机起动电容器损坏，原电容器为10μF/450V,现手边有5μF/450V和20μF/450V电容器若干，如何利用现有电容器科学连接进行解决呢？ 4.2知识准备 4.2.2电容器的连接 一、电容器的串联 做中学、做中教 用数字万用表电容挡对10μF/450V、2.5μF/450V的电容器的容量分单独和串联三次进行测量，分析三次测量结果之间的关系？ 按图4－3所示连接电路，闭合