4-1 电容器与电容量(课件）- 高二《电工基础》同步教学（劳动版）

第四章 电容器 1 §４－２　电容器的充电和放电 §４－１　电容器与电容量 §４－３　电容器的分类和选用 §４－４　电容器的连接 §４－５　ＲＣ电路的过渡过程 电容器是一种能够存储电荷和电能的元件，它和电阻一样是电路的基本元件，在电工技术中有着非常广泛的应用。例如，家用的电风扇、电冰箱、洗衣机等都是利用电容器启动的，电力部门则利用电容器进行功率因数的补偿。那么，电容器是如何组成的？它在电路中具有哪些作用？ 3 电风扇 第一章　电路基础 §4-1 电容器与电容量 4 学习目标 1. 掌握电容器的组成。 2. 了解电容量的定义。 3. 了解传感器的基本概念及电容器在传感器中的应用。 5 第一章　电路基础 一、电容器 任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体都可以构成电容器。这两个导体称为电容器的两个极板，极板上接有电极，用于和电路相接。中间所充的绝缘物质称为电介质，常见的电介质有空气、云母、绝缘纸、塑料薄膜和陶瓷等。常见电容器的结构示意图如图a所示，电容器的符号如图b所示。 6 电容器的结构与符号 a)电容器结构示意图 b)电容器的符号 第一章　电路基础 电容器的基本特性是能够存储电荷。如图所示，把电容器的两个极板分别与电池的两极相连，两个极板就会带上等量异号电荷，一旦电容器两极板上带上等量异号的电荷，电容器两端就会产生电压，而且电压随着存储的电荷增多而增大，当增大到等于电源电压时，电容器两极板上的正、负电荷将保持一定值，同时电容器的两极板间将存在电场。去掉电源，电容器中仍存储着电能，这些电能存在于电容器两极板间的电场中，因而又称电场能。 7 第一章　电路基础 8 电容器存储电荷 第一章　电路基础 二、电容量 电容器带电时，它的两个极板间就具有电压U。对于任何一个电容器，这个电压都随极板所带电荷量Q的增加而增加，它们的比值是一个常量。但是，对于不同的电容器，这个比值一般并不相同，可见这个比值反映了电容器存储电荷的能力。 电容器所带的电荷量Q与它的两个极板间的电压U的比值，称为电容器的电容量，简称电容，用C表示，即： 9 第一章　电路基础 上式表明，要使电容器两极板间的电压U达到一定值，所需的电荷量Q越大，电容器的电容C就越大。这种情形类似于两个不同容量的容器盛水的情形，为使容器中的水达到相同的高度，不同容量的容器需要的水量也不一样。 10 不同容器存储水量不同 第一章　电路基础 在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号为F。一个电容器，如果电荷量为1 C，两极板电势差恰为1 V，则这个电容器的电容就是1 F。法拉这个单位太大，实际中常用较小的单位：微法（μF）、纳法（nF）和皮法（pF）。 1 F＝106 μF＝109 nF=1012 pF 虽然电容器和电容量都可简称为电容，但电容器是存储电荷的容器，而电容量则是衡量电容器在一定电压作用下存储电荷能力大小的物理量，二者不能混淆。 11 第一章　电路基础 三、平行板电容器 如图a所示为平行板电容器的简单结构，它由相互平行的金属板隔以电介质（即绝缘介质，是不导电的物质）而构成，其电容量与两极板的相对位置、极板的形状和大小以及两平行板间的电介质有关。平行板电容器的电容量可由下式计算： 式中ε——电介质的介电常数，F/m； S——两极板的相对有效面积，m2； d——两极板间的距离，m； C——电容量，F。 12 第一章　电路基础 上式说明，平行板电容器的电容量与两极板的相对面积成正比，与两极板间的距离成反比，并与填充在两极板间的电介质性质有关。同时也说明平行板电容器的电容量与外加电压和所存储的电荷量无关。一般说来，构成电容器的两个导体的相对面积越大，距离越近，这个电容器的电容就越大；两个导体间电介质的性质也会影响电容器的电容量。 13 第一章　电路基础 14 常见电介质的相对介电常数 第一章　电路基础 $