高一高教版《电工基础》4.1电容器和电容课件

第一节　电容器和电容 一、容器 二、电容 三、平行板电容器的电容 四、说明 一、容器 1．结构：两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成 了一个电容器。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。 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 二、电容 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存电荷能力的大小，它只与电容本身的性质有关，与电容器所带的电量及电容器两极板间的电压无关。 2．单位 电容的单位有法拉(F)、微法(F)、皮法(pF)，它们之间的 关系为 1 F = 10 6 F = 10 12 pF 电容器所带电量与两极板间电压之比，称为电容器的电容 三、平行板电容器的电容 图4-2所示的平行板电容器的电容C，跟介电常数  成正比，跟两极板正对的面积S成正比，跟极板间的距离成d反比，即 式中介电常数  由介质的性质决定，单位是F/m。真空介电常数为  0  8.86  1012 F/m。 　　某种介质的介电常数  与真空介电常数  0之比，叫做该介质的相对介电常数，用 r表示，即  r =  / 0 表4-2给出了几种常用介质的相对介电常数。 四、说明 1．电容是电容器的固有特性，它只与两极板正对面积、板间距离及板间的介质有关，与电容器是否带电、带电多少无关。 2．任何两个导体之间都存在电容。 　　 3．电容器存在耐压值，当加在电容器两极板间的电压大于它的额定电压时，电容器将被击穿。 【例4-1】将一个电容为6.8 F的电容器接到电动势为1000 V的直流电源上，充电结束后，求电容器极板上所带的电量。 解： 根据电容定义式 ，则Q = CU = 6.8  106  1000 = 0.0068 C 　 【例4-2】 有一真空电容器，其电容是8.2 F，将两极板间距离增大一倍后，其间充满云母介质，求云母电容器的电容。 　　解：查表4-2可知云母的相对介电常数  r = 7，则真空电容器的电容为 云母电容器的电容为 比较两式可得 名称 电容器 电解电容器 半可变 电容器 可 变 电容器 双连可变 电 容 器 图形符号 表4-1 电容器在电路中的符号 介质名称 相对介电常数 介质名称 相对介电常数 石英 空气 硬橡胶 酒精 纯水 云母 4.2 1.0 3.5 35 80 7.0 聚苯乙烯 三氧化二铝 无线电瓷 超高频瓷 五氧化二钽 2.2 8.5 6 ~ 6.5 7 ~ 8.5 11.6 表4-2 几种常用介质的相对介电常数 $