专题四 电容（课件）河南省职教高考《电工技术基础与技能》（高教版） 专题复习讲练测

专题四 电容 《电工技术基础与技能》（高教版） 专题复习讲练测 1 目录 3 4 2 考纲解读 5 1 知识点梳理 考题讲解 课内练习 归纳小结 一.考纲解读 常见考点： 电容器的定义及符号表示。 平行板电容器的电容公式推导和计算方法。 电容器的串并联组合，总电容的计算。 电容器的充电过程，充电时间及相关公式。 电容器的放电过程，电荷变化规律和电压变化特点。 一.考纲解读 1.理解电容器的基本原理及定义，能够准确描述电容器的概念和作用。问题。 2.掌握平行板电容器的电容计算方法，能够应用公式计算不同条件下的电容值。 3.理解电容器的连接方式及串并联的特点，能够分析不同连接方式下的总电容。 考试要求 考试要求： 易考题型： 一.考纲解读 选择题 分析电容器充电过程中的电荷变化规律，或讨论电容器放电过程中的电压变化情况。 计算题 计算平行板电容器的电容值，或计算电容器串并联组合的总电容。 简答题 分析电容器充电过程中的电荷变化规律，或讨论电容器放电过程中的电压变化情况。 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： 二.知识点梳理和重点概念复习 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。使电容器带电的过程称为充电,这时总是使它的一个导体带正电荷,另一个导体带等量的负电荷。每个导体所带电荷的绝对值称为电容器所带的电荷。把平行板电容器的一个极板接电池组的正极,另一个极板接电池组的负极两个极板就分别带上等量的异种电荷。充了电的电容器的两极板之间有电场。 充电后的电容器失去电荷的过程称为放电。用一根导线把电容器的两极接通,两极上的电荷互相中和,电容器就不带电了。放电后,两极板之间不再有电场。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 二、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端拔向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c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。 在电容器放电过程中,电容器两极板间的电压使回路中有电流产生。开始时这个电压较大,因此,电流较大,随着电容器极板上正、负电荷的不断中和,两极板间的电压越来越小,电流也就越来越小。放电结束,电容器两极板上的正、负电荷全部中和,两极板间就不存在电压,因此,电路中的电流为零。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 必须注意的是,电路中的电流是由于电容器的充电、放电形成的，并非电荷直接通过电容器中的介质。 通过对电容器充放电过程的分析,可以得到这样的结论: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运定不变,则电路中就没有电流流过。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 三、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,超级电容器容盘更大。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。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 电容器的额定值 电容器的成品上都标明有电容值、允许误差和工作电压值等,这些数值统称为电容器的额定值。 (1)电容器的标称容量和允许误差 电容器上所标明的电容值称为标称容量。电容器的标称容量和实际容量之间是有差额的,这一差额称为电容器的误差。实际电容器的误差限定在所允许的误差范围之内，此误差称为允许误差。 知识点梳理： 二.知识点梳理和重点概念复习 (2)电容器的额定工作电压 如果一只电容器两极间所加的电压高到某一数值时,介质就会被击穿,这时的电压称为电容器的击穿电压。电容器的外壳上一般都标有它的额定工作电压值(又称耐压值),使用时加在电容器上的电压不应超过它的额定工作电压值。 电容器的用途是极其广泛的,但由于应用不同,因而对它的要求也就不同。尽管如此,选择电容器的总的原则还是一样的,即容量和耐压要满足要求，性能要稳定,要根据需要和可能,尽量采用漏电小、损耗小、价格低和体积小的电容器。 重点概念复习： 二.知识点梳理和重点概念复习 1.极性电容器有正、负极之分,它的极性是固定的。 2.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。 3.电容器组储存的总电荷q等于各个电容器所带电荷之和。 4.不只是电容器中才具有电容,实际上任何两个导体之间都存在电容。 5.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。 三.常考习题练习与讲解 1.电容器常常用于电子器件中，下列应用中不是电容器的主要功能是？ A. 滤波电路 B. 调谐电路 C. 阻止电流 D. 电源备份 答案：C. 阻止电流 解析：电容器在电子器件中常用于存储能量、信号传输等方面，但不是用于阻止电流的器件。 选择题 三.常考习题练习与讲解 2.下列哪个因素不会影响平行板电容器的电容值？ A. 电容器间距 B. 电容器材料 C. 电容器电荷 D. 电容器面积 答案：C. 电容器电荷 解析：平行板电容器的电容值主要取决于电容器间距、电容器所使用的材料和电容器面积等因素，与电容器本身的电荷无关。 选择题 三.常考习题练习与讲解 3.电容器的主要作用是什么？ A. 调节电路电流 B. 存储电荷能量 C. 控制电路电压 D. 改变电路频率 答案：B. 存储电荷能量 解析：电容器能够存储电荷能量，是电子器件中常见的功能之一。 选择题 三.常考习题练习与讲解 5.下列哪个单位不是电容的常用单位？ A. 法拉（F） B. 欧姆（Ω） C. 安培（A） D. 毫法拉（mF） 答案：B. 欧姆（Ω） 解析：电容的常用单位包括法拉（F）、毫法拉（mF）等，而欧姆是电阻的单位。 选择题 三.常考习题练习与讲解 6.当电容器的介质发生变化时，平行板电容器的电容会怎样变化？ A. 电容不变 B. 电容增大 C. 电容减小 D. 电容变化不确定 答案：B. 电容增大 解析：介质的改变会影响电容器的电容，一般情况下，介质的介电常数增大时，电容器的电容会增大。 选择题 三.常考习题练习与讲解 7.电容器串联连接时，总电容的计算方法是什么？ A. 总电容等于各电容器电容之和 B. 总电容等于各电容器电容之积 C. 总电容等于各电容器电容之差 D. 总电容等于各电容器电容的倒数之和 答案：D. 总电容等于各电容器电容的倒数之和 解析：电容器串联时，总电容等于各电容器电容的倒数之和。 选择题 三.常考习题练习与讲解 8.电容器充电的时间常数（τ）与哪些因素有关？ A. 电压大小 B. 电容值 C. 电阻值 D. 充电电流 答案：B. 电容值 解析：电容器充电的时间常数与电容值成正比，与电压、电阻和充电电流无关。 选择题 三.常考习题练习与讲解 9.以下哪种情况不属于电容器放电过程中的典型特征？ A. 放电过程中电容器两极板间电压逐渐降低 B. 放电电流的大小与电容器电容成反比 C. 放电过程中电容器释放的能量持续增加 D. 放电过程中电容器内电荷逐渐减少 答案：C. 放电过程中电容器释放的能量持续增加 解析：电容器放电过程中，电容器释放的能量是逐渐减少的，而不是持续增加。 选择题 三.常考习题练习与讲解 10.电容器在电路中的充电过程中，充电电流的大小与哪个因素成正比？ A. 充电时间 B. 充电电压 C. 电容器电容 D. 充电电量 答案：B. 充电电压 解析：充电电流的大小与充电电压成正比，电压越高，充电电流越大。 选择题 三.常考习题练习与讲解 填空题 1.电容器的充电电流随时间的变化曲线通常呈现______趋势。 答案：指数衰减 解析：电容器充电过程中，充电电流一开始较大，然后随着时间逐渐减小，呈指数衰减趋势。 2.并联连接的电容器的总电容等于各电容器的______之______。 答案：电容、和 解析：并联连接的电容器的总电容等于各电容器的电容之和。 三.常考习题练习与讲解 填空题 3.一个电容为C的电容器在电路中充电至电压V，充电时间常数τ等于______。 答案：C / I 解析：充电时间常数（τ）等于电容（C）除以充电电流（I）。 4.一个电容为C的电容器在电路中放电，放电时间常数τ等于______。 答案：C / I 解析：放电时间常数（τ）等于电容（C）除以放电电流（I）。 三.常考习题练习与讲解 填空题 5.电容器在电路中放电的过程中，放电电压随时间的变化曲线通常呈现______趋势。 答案：指数递减 解析：在放电过程中，电容器上的电压会呈指数递减的趋势。 6.电容器的主要作用是存储______和______。 答案：电荷、能量 解析：电容器主要作用是存储电荷和能量，在电路中用于能量转换和信号处理。 三.常考习题练习与讲解 填空题 7.一个电容为C的电容器在电路中放电至电压V，放电过程中释放的能量等于______。 答案：(1/2) * C * V^2 解析：电容器放电过程中释放的能量等于(1/2) * C * V^2，其中C为电容，V为电压。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1.串联连接的电容器的总电容等于各电容器的平均值。（ ） 答案：错误 解析：串联连接的电容器的总电容等于各电容器的倒数之和，不是平均值。 2.并联连接的电容器的总电容等于各电容器的平均值。（ ） 答案：错误 解析：并联连接的电容器的总电容等于各电容器的电容之和，不是平均值。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3.一个电容为C的电容器在电路中充电至电压V，充电时间常数τ等于(C \ V)。（ ） 答案：错误 解析：充电时间常数（τ）等于电容（C）除以充电电流（I），不是(C \ V)。 4.一个电容为C的电容器在电路中放电，放电时间常数τ等于(C \ V)。（ ） 答案：错误 解析：放电时间常数（τ）等于电容（C）除以放电电流（I），不是(C \ V)。 三.常考习题练习与讲解 判断题 5.电容器在电路中放电的过程中，放电电压随时间的变化曲线通常呈现线性增长趋势。（ ） 答案：错误 解析：在放电过程中，电容器上的电压会呈指数递减的趋势，不是线性增长。 6.电容器的主要作用是存储电流和电势。（ ） 答案：错误 解析：电容器主要作用是存储电荷和能量，不是电流和电势。 三.常考习题练习与讲解 判断题 7.电容器的充电电流随时间的变化曲线通常呈现指数增长趋势。（ ） 答案：错误 解析：电容器充电过程中，充电电流一开始较大，然后随着时间逐渐减小，呈指数衰减趋势。 8.电容器的放电电流随时间的变化曲线通常呈现指数衰减趋势。（ ） 答案：错误 解析：电容器放电过程中，放电电流一开始较小，然后随着时间逐渐增大，呈指数增长趋势。 三.常考习题练习与讲解 判断题 9.若一个电容为C的电容器在电路中充电至电压V，充电过程中存储的能量等于(C \ V)。（ ） 答案：错误 解析：电容器充电过程中存储的能量等于((1/2) \ C \ V^2)，不是(C \V)。 四.课内练习与讲解 1.解释电容器充电过程中电荷的运动情况，并说明充电电流的特点。 答案：在电容器充电过程中，电荷从电源的正极流向电容器的正极板，然后在电容器内部分布，最终在负极板积累。充电电流的特点是一开始较大，然后随着时间逐渐减小，呈指数衰减的趋势。 2.描述电容器放电过程中电荷的运动情况，并说明放电电流的特点。 答案：在电容器放电过程中，电荷从电容器的正极板流向负极板，直到电容器内部的电荷全部耗尽。放电电流的特点是一开始较小，然后随着时间逐渐增大，呈指数增长的趋势。 四.课内练习与讲解 3.充电时间常数τ和放电时间常数τ分别是什么？它们与电容的关系是怎样的？ 答案：充电时间常数τ是电容器充电至电压的时间，放电时间常数τ是电容器放电至电压的时间。它们与电容的关系是τ = C / I，其中C为电容，I为电流。 4.电容器的能量存储方式是什么？能量的存储与电容和电压有何关系？ 答案：电容器的能量存储方式是将电场能量转化为电势能。能量的存储量与电容和电压的平方成正比，即能量等于(1/2) * C * V^2，其中C为电容，V为电压。 四.课内练习与讲解 5.请简要说明电容器的充电和放电过程中电场强度和电势差的变化情况。 答案：在电容器充电过程中，电场强度和电势差逐渐增加；在放电过程中，电场强度和电势差逐渐减小，直到电容器完全放电。 6.电容器的电容与其物理结构有何关系？简要描述电容器的结构及其对电容的影响。 答案：电容器的电容与其物理结构有密切关系。一般来说，电容器的电容与电容器的板间距离成反比，与板面积成正比。电容器的结构通常由两个导体板和介质组成，介质的介电常数也会影响电容的大小。 四.课内练习与讲解 7.电容器的连接方式有哪些？简要说明它们的特点。 答案：电容器的连接方式主要有串联连接和并联连接。串联连接是将电容器依次连接，电荷通过各个电容器依次流动，总电容取决于电容器的倒数之和；并联连接是将电容器同时连接到电路中，总电容等于各个电容器的电容之和。 8.请说明电容器的应用领域及其重要性。 答案：电容器在电路中被广泛应用于能量存储、滤波、隔离和信号处理等方面。它们在各种电子设备中都起着重要作用，如电源电路、通信设备、电动汽车等。 五.课程小结 在本节课中，我们深入学习了关于电容器和电容的基本概念和原理。通过对电容器的定义、符号表示以及平行板电容器的电容计算方法的学习，我们掌握了计算电容器存储电荷能力的重要技能。此外，我们还重点了解了电容器的连接方式，包括串联和并联的特点，以及如何计算不同连接方式下的总电容。在学习电容器的充电和放电过程中，我们了解了电容器内部电荷的变化规律，以及在充电和放电过程中电容器两极板间电压的变化特点。这些知识不仅帮助我们理解电容器在电路中的应用，还有助于我们解决相关问题和分析电容器在电路中的作用。通过本节课的学习，我们不仅掌握了电容器相关的基本理论知识，还培养了分析和计算电容器问题的能力。 五.课程小结 重点复习知识点 1.极性电容器有正、负极之分,它的极性是固定的。 2.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。 3.电容器组储存的总电荷q等于各个电容器所带电荷之和。 4.不只是电容器中才具有电容,实际上任何两个导体之间都存在电容。 5.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。 感谢观看 $$