专题五 电容（课件）-浙江省职教高考《电工技术基础与技能》（高教版）专题复习讲练测

专题五.电容 《电工技术基础与技能》（高教版） 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 目录 常见考点： 1.电容器的结构和工作原理。 2.电容器的串联和并联，以及计算总电容的方法。 3.电容器的充电和放电过程，相关公式及特点。 4.电容器中的电场能量公式推导及相关概念。 5.常见的固定电容器、可变电容器、不可变电容器的种类和特点。 一.考纲解读 一.考纲解读 01 1.了解电容的定义、计算公式和单位 02 3.掌握电容器的充电和放电过程，能够描述电容器中电荷和电压随时间变化的规律 03 5.熟悉常用电容器、超级电容器的特点和应用场景 考试要求： 05 2.理解电容器的结构、工作原理和分类，掌握电容器的串联和并联规则及计算方法 4.能够推导电容器中电场能量的公式并进行相关计算 04 一.考纲解读 1 2 3 比较不同类型电容器的特点和应用场景，或者超级电容器与传统电容器的区别 简答应用题 关于电容、电容器特性或电容器应用的概念、计算电容器总电容、电容器充电时间等相关公式 选择题 涉及电容器串联并联、电场能量计算等的具体计算 计算题 3 易考题型： 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 一、电容器 任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体，都可以看成是一个电容器，这两个导体就是电容器的两个极。最简单的电容器是平行板电容器,它由两块相互平行靠得很近而又彼此绝缘的金属板组成。电容器是电路的基本元件之一，下图是几种常见的电容器。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 二、 电容器串联和并联 （1）串联：如图4-2所示，把几个电容器的极板首尾相接,连成一个无分支电路的连接方式称为电容器的串联。电容器串联之后，相当于增大了两极板间的距离，因此，总电容小于每一个电容器的电容。 （2）并联：如图4-4所示，把几个电容器的正极连在一起，负极也连在一起，这就是电容器的并联。电容器并联之后，相当于增大了电容器极板的面积，因此，总电容大于每个电容器的电容。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 三、电容器的充电 在图4-5所示的电路中，C是一个电容量较大的未充电的电容器。当S拨向1端时，电源(其内阻忽略)向电容器充电，发光二极管LED1开始较亮，然后逐渐变暗，说明充电电流在变化。从电流表上可观察到充电电流在减小,而从电压表上看出电容器两端电压Uc在上升。经过一定时间后，发光二极管不亮了，电流表的指针回到零，此时电压表上指出的电压等于电源的电动势(即Uc=E)。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 四、电容器的放电 在图4-5所示电路中，电容器充电结束后(这时Uc=E)，如果把S从1端拨向2端，电容器便开始放电。这时，从电流表上看出电路中有电流流过，但电流在逐渐减小(发光二极管LED2由亮逐渐变暗，最后不亮)，而从电压表上看到电容器两端的电压U在逐渐下降，过一段时间后，电流表和电压表的指针都回到零，说明电容器放电过程已结束。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 五、常用电容器的种类 (1)固定电容器它的电容量是固定不可变的。按所用介质的不同，又可分为纸介电容器、云母电容器、油质电容器、陶瓷电容器、有机薄膜电容器(以聚苯乙烯薄膜或涤纶作介质)、金属化纸介电容器(也称为金属膜电容器)和电解电容器等。 (2)可变电容器它的电容量可在一定范围内随意变动。它是由两组相对的金属片组成的,一组金属片是固定不动的,称为定片;另一组金属片和转轴相连接，能随意转动，称为动片。转动动片改变两组金属片相对面积的大小，就可以改变它的电容量。例如，用于半导体收音机中的薄膜介质可变电容器。 (3)半可变电容器(也称为微调电容器)它是由两片或两组小型金属弹策片中间夹有介质组成。用螺钉调节金属片之间的距离,可在很小范围内改变它的电容量。 二.知识点梳理和重点概念复习 知识点梳理： 六、超级电容器 超级电容器是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置。根据不同的储能机理，超级电容器可以分为双电层电容器和法拉第准电容器两大类，双电层电容器主要是通过电荷在电极表面进行吸附来存储能量,法拉第准电容器主要是通过活性电极材料表面及表面附近发生可逆的氧化还原反应实现对能量的存储与转换。由于制作超级电容器的材料薄、表面积大，因此在同样体积条件下，超级电容器容量更大。超级电容器还具有充电速度快、使用寿命长、放电能力强、功率密度高等优点，因此在新能源汽车等领域具有广泛的应用前景。 二.知识点梳理和重点概念复习 电容器通过连接到电源来充电，放电是通过连接电路中的负载放出储存的能量。 电容器是一种用来存储电荷的器件，由两个导体之间的介质（绝缘体）构成。 电容是指电路中存储电荷的能力，通常用电容器存储电荷，并与电压成正比。 平板电容器电容与平板间距、面积和介质电容率相关。 03 02 01 超级电容器是一种储存和释放电能快速的电容器，广泛应用于储能领域。 04 05 二.知识点梳理和重点概念复习 重点概念复习： 13 1. 电容器的单位法拉可以用以下哪个基本单位组合表示？ A. 库仑/伏特 B. 安培/秒 C. 瓦特/欧姆 D. 牛顿/米 解析：A. 库仑/伏特。电容的单位法拉可以用库仑/伏特表示。 三.常考习题练习与讲解 选择题 2. 电容器在直流电路中的作用是？ A. 控制电压大小 B. 控制电流大小 C. 存储电荷 D. 发生电磁感应 解析：C. 存储电荷。电容器在直流电路中主要作用是存储电荷。 三.常考习题练习与讲解 选择题 3. 电解电容器的电介质是？ A. 玻璃 B. 陶瓷 C. 电解质 D. 金属 解析：C. 电解质。电解电容器的电介质是电解质。 三.常考习题练习与讲解 选择题 4. 电容器的极性标识为什么很重要？ A. 影响电容器的电容值 B. 影响电容器的尺寸 C. 防止电容器被连接错误而损坏 D. 降低电容器的价格 解析：C. 防止电容器被连接错误而损坏。电容器的极性标识很重要，可以防止电容器在连接时出现错误而导致损坏。 三.常考习题练习与讲解 选择题 5. 电容器的额定电压是指？ A. 电容器的电容值 B. 电容器的尺寸 C. 电容器可以承受的最大电压值 D. 电容器的温度范围 解析：C. 电容器可以承受的最大电压值。电容器的额定电压是指电容器可以承受的最大电压值。 三.常考习题练习与讲解 选择题 6. 以下哪种材料通常用作电容器的电介质？ A. 金属 B. 橡胶 C. 纸质 D. 陶瓷 解析：D. 陶瓷。陶瓷通常被用作电容器的电介质，因为它具有良好的绝缘性能和稳定性。 三.常考习题练习与讲解 选择题 7. 电容器的存储能量与以下哪个因素有关？ A. 电压 B. 电流 C. 电阻 D. 频率 解析：A. 电压。电容器的存储能量与电压有关，存储能量等于 0.5 × 电容值 × 电压的平方。 三.常考习题练习与讲解 选择题 8. 以下哪个元件常被称为“集电极极化电容”？ A. 金属箔电容器 B. 陶瓷电容器 C. 电解电容器 D. 变压器 解析：C. 电解电容器。电解电容器常被称为“集电极极化电容”，因其结构特点在极板上有一个涂有电解质的极板。 三.常考习题练习与讲解 选择题 1. 电容的单位是_______。 解析：法拉（F）。电容的单位是法拉，符号为大写字母 F。 2.电容器是用来存储_____的设备。 解析：电荷。电容器可以存储电荷，其中的电荷会影响电容器的电容量。 3.电容器中的电场能量与电容和电压的_______成正比。 解析：平方。电场能量W=5*C*V^2，说明电场能量与电容和电压的平方成正比。 三.常考习题练习与讲解 填空题 4. 电容器的串联与并联会影响电路中的总_______。 解析：电容。串联电容器的总电容为各个电容器的倒数之和的倒数；并联电容器的总电容为各个电容器的总和。 5.平板电容器的电容与极板的面积_______、极板间距_______ 成反比。 解析：成正比，成反比。平板电容器的电容与极板的面积成正比，与极板间距成反比。 三.常考习题练习与讲解 填空题 1. 电容器充电时，电流的方向是从负极板流向正极板。 ( ) 解析：正确。电容器充电时，电流的方向是从负极板流向正极板。 2.电容器的电场能量与电容器内的电荷量成正比。 ( ) 解析：正确。电场能量与电容器内的电荷量成正比。 3.电容器放电时，电荷流动的方向是从正极板流向负极板。 ( ) 解析：正确。电容器放电时，电荷流动的方向是从正极板流向负极板。 三.常考习题练习与讲解 判断题 4.电容器的电容与电容器的体积成正比。 （ ） 解析：错误。电容器的电容与电容器的体积无直接关系，而是与电容器的几何形状（如极板面积、极板间距等）以及介质的性质有关。 5.在电容器的充电过程中，电容器内部的电压是不断增加的。 （ ） 解析：正确。在电容器充电过程中，电容器内部的电压是逐渐增加的，直至达到电源的电压值。 三.常考习题练习与讲解 判断题 6. 电容器所储存的电场能量与电容器的电压成线性关系。 （ ） 解析：错误。电容器存储的电场能量与电容器的电压的平方成正比，即 W = 0.5 * C * V^2。 7.在串联电容器电路中，每个电容器所储存的电荷量相等。 （ ） 解析：正确。在串联电容器电路中，每个电容器所储存的电荷量是相等的，因为串联电路中电荷只能按相同的大小流动。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1. 一个电容器的电容为 5 μF，电压为 12 V，求该电容器所带的电荷量。 解析： 电容器带电量的计算公式为 Q = C * V，其中 Q 表示电荷量，C 表示电容，V 表示电压，代入数值得到Q = C * V = 5 μF * 12 V = 60 μC 三.常考习题练习与讲解 计算题 2. 有两个电容分别为 4 μF 和 6 μF 的电容器串联连接在 24 V 的电压源上，求串联后总电荷量。 解析： 串联电容器的总电容计算公式为 1 / C = 1 / C1 + 1 / C2，电荷量计算公式为 Q = C * V。代入数值得到总电容 C = 1 / (1/4 + 1/6) = 2.4 μF，Q = C * V = 2.4 μF * 24 V = 57.6 μC 三.常考习题练习与讲解 计算题 3. 三个电容分别为 2 μF、3 μF 和 4 μF 的电容器并联连接在 36 V 的电压源上，求并联后总电荷量。 解析： 并联电容器的总电容为各个电容器电容之和，电荷量计算公式为 Q = C * V。代入数值得到总电容 C = 2μF + 3μF + 4μF = 9 μF，Q = C * V = 9 μF * 36 V = 324 μC 三.常考习题练习与讲解 计算题 4. 三.常考习题练习与讲解 计算题 5. 一个 6 μF 的电容器中储存的电场能量为 54 mJ，求电容器两端的电压。 解析： 电容器中储存的电场能量公式为 U = (1/2) * C * V^2，利用该公式代入数值得U = (1/2) * C * V^2，54 mJ = (1/2) * 6 μF * V^2，解得 V = 30 V 三.常考习题练习与讲解 计算题 6. 一个电容器串联电路包含两个电容器，其容量分别为 10 μF 和 20 μF，两个电容器依次连接在电源上充电。电源电压为 100 V，经过一段时间后，第一个电容器中的电荷为多少。 解析： Q 1=C 1×V=10μF×100V=1000μC 三.常考习题练习与讲解 计算题 7. 三.常考习题练习与讲解 计算题 1. 平板电容器的电容如何与极板面积和极板间距有关？请简要解释。 解析：平板电容器的电容与极板面积成正比，与极板间距成反比，公式为 C = ε₀ * A / d。 四.课内练习与讲解 2.常用电容器有哪些类型？请简要列举并说明其特点。 解析：常用电容器包括固定电容器（如陶瓷电容器）、可变电容器（如电容调节器）、电解电容器（如铝电解电容器）等。它们具有不同的电容量、工作电压和使用环境。 四.课内练习与讲解 3. 解释什么是超级电容器？它在实际电路中有何应用？ 解析：超级电容器是一种高容量、高功率密度的电容器，能够存储和释放大量电能。它们通常使用高表面积的电极和电介质来实现高电容。在实际电路中，超级电容器常用于需要瞬时高能量输出或频繁充放电的应用，比如电动车辆的刹车能量回收、闪光灯、UPS系统、电子产品中的峰值功率补偿等。由于超级电容器具有快速充放电、长寿命和良好的温度特性等优点，因此在许多领域都有广泛的应用。 四.课内练习与讲解 4.电容器的串联和并联的等效电容如何计算？请简要说明计算方法。 解析：串联电容的等效电容为各电容的倒数之和的倒数；并联电容的等效电容为各电容之和。计算方法分别为 1/C = 1/C1 + 1/C2 和 C = C1 + C2。 四.课内练习与讲解 5. 电容器中的电场能量如何计算？请列出相关公式并简要解释。 解析：电场能量可通过公式 W = 0.5 * C * V^2 计算，其中 W 表示电场能量，C 表示电容，V 表示电压。这个公式代表了电场能量与电容和电压的平方成正比的关系。 四.课内练习与讲解 在电容课程中，我们深入探讨了电容和电容器相关的重要知识点。首先，我们了解了电容的定义、计算公式和单位，为后续学习打下了基础。然后，我们学习了电容器的结构、工作原理和分类，包括固定电容器、可变电容器和不可变电容器等。接着，我们深入研究了电容器的串联和并联规则以及充电和放电过程，探讨了电荷和电压随时间变化的规律。我们还探讨了电容器中的电场能量及其相关计算方法，以及平板电容器的电容计算方法和影响因素。此外，我们了解了常见电容器的特点和应用场景，包括固定电容器、可变电容器和不可变电容器。最后，我们介绍了超级电容器的工作原理、优点和广泛应用领域。通过本节课的学习，同学们将对电容和电容器有了全面的了解，为日后的学习和实践打下了坚实基础。希望大家能够深入思考、勤加练习，将所学知识真正运用到实际中，不断提升自己的理解和能力。 五.课程小结 重点复习知识点： 1. 电容器是电路的基本元件之一任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体，都可以看成是一个电容器。 2.电容器串联之后，相当于增大了两极板间的距离，因此，总电容小于每一个电容器的电容。 3.电容器并联之后，相当于增大了电容器极板的面积，因此，总电容大于每个电容器的电容。 4.通过对电容器充放电过程的分析，可以得到，当电容器极板上所储存的电荷发生变化时，电路中就有电流流过；若电容器极板上所储存的电荷恒定不变，则电路中就没有电流流过。 5.常用电容器的种类及其特点和应用场景。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 五.课程小结 感谢观看 $$