《电工技术基础与技能》精品课件 第4章 电容器及使用

电工技术 基础与技能 机电技术应用专业 2025年6月19日 2025 灵犀地 1 1 常用电容器 2 电容器和电容 3 电容器的连接 4 电容器的充放电及质量检测 第四章 电容器及使用 2 1. 掌握常用电容器的种类、外观形态、电路符号、外壳标识方法；深入理解电容器及其电容的基本概念。 2. 具备分析与计算电容器串联、并联后等效电容及耐压值的能力，并能够运用相关知识有效解决实际应用中的问题。 3. 深入理解电容器充放电的工作特性，能够准确分析其充放电过程及其工作机制。 应知 1.能够根据电容器的外观及参数正确选用电容器。 2.能够用万用表的电阻档对较大容量电容器的质量进行检测。 应会 应知应会 3 4.1 常用电容器 4 一、常用电容器的种类及外形 1.常见电容器 电脑主板上的电容如图所示。不光是主板，几乎所有电器设备中都会用到电容，它的应用如此广泛。 电容 5 一、常用电容器的种类及外形 1.常见电容器 电容器是一种储存电场能的元件，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体，都可以看成是一个电容器，这两个导体称为电容器的极板，极板之间的物质称为电介质，如图所示。 6 一、常用电容器的种类及外形 1.常见电容器 电容器的基本作用是充电和放电。如果将电容器串联在直流电路中并合上开关，则电容器的两个极板将会分别聚集等量的异种电荷，如图（a）所示。其中，与电源正极相连的A极板带正电荷，与电源负极相连的B极板则带负电荷，此过程称为电容器的充电。 一、常用电容器的种类及外形 1.常见电容器 电容器的种类很多，常见的电容器外形如图所示。 二、电容器外壳上常见的标示 1.电容器主要参数 标称容量 是指在电容器外壳上标明的此电容器的电容值。 允许偏差 是指电容器的实际电容量与标称容量在允许范围内的误差。 额定电压 是指电容器在规定的温度内，可以连续加在电容器上而不损坏电容器的最大直流电压。 9 二、电容器外壳上常见的标示 2.电容器参数标示 （1）直标法 直标法是指在电容器的外壳上直接标出标称容量、允许偏差和额定电压等的标注方法 当直标数值不带单位时：如果是不带小数点的整数，则其单位是pF;如果是带小数点的数，则其单位是𝜇F。 标称容量：0.1μF 标称容量：220μF 0.01μF 680 pF 允许误差：±5% 额定电压：25 V 额定电压：500 V 10 二、电容器外壳上常见的标示 2.电容器参数标示 （2）文字符号标示法 用文字符号标示其电容量的单位; 1.5μF 3.9 nF 47 nF 二、电容器外壳上常见的标示 2.电容器参数标示 一般用3位数字表示电容量大小，单位为pF。其中前两位为有效数字，第三位为倍率。 （3）3位数字法 二、电容器外壳上常见的标示 2.电容器参数标示 （4）色环标示法 色标法是指用黑、棕、红、橙、黄、绿、蓝、紫、灰、白10种颜色分别代表0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，其容量的单位是pF，读数方法与电阻器相似。 误差值可以用数字标示，如±5%，也可以用字母标示。 D：表示误差为± 0.5%； F：表示误差为± 1%； G：表示误差为±2%； J ：表示误差为±5%； K：表示误差为±10%； M ：表示误差为±20% 二、电容器外壳上常见的标示 3.极性标示 电解电容器的短引线对应端或外壳上标注为“—”的对应端都是它的负极。 思考与练习 1.电容器的参数主要有哪些？ 2.常用的标示方法有哪几种？ 15 4.2 电容器和电容 16 一、电容 1.电容器 电容器是一种能够容纳电荷的器件，它是通过电荷的充放电进行工作的。电容器在直流电路和交流电路中都有着广泛的应用。 电容器最基本的特性是储存电荷。如果把电容器的两个极板分别连接到直流电源的正负极，两个极板上就分别带有正、负电荷。 电容器的两极板上总是带等量的异种电荷，且极板间电压越高，电容器储存的电量就越多。 17 一、电容 2.电容 对于结构已定的电容器，任一极板存储的电量与极板间电压的比值是一个常数，这个比值叫做电容器的电容量，简称电容，用表示。 式中　——任一极板上的电荷量，单位为库仑（C）； ——两极板间的电压，单位为伏（V）； ——电容量，单位为法拉，简称法（F）。 电容是描述电容器容量大小的物理量，代表了电容器储存电荷的能力。电容的单位是法拉（F），简称法，常用单位还有微法（μF）、皮法（pF）等。 18 一、电容 2.电容 电容量是电容器的固有特性，其大小由电容器的结构决定，而与外界因素无关。 平行板电容器的电容量与两极板的正对面积成正比，与两极板间的距离成反比，还与极板间绝缘介质的性质有关，即 式中　 ——两极板的正对面积，单位为平方米（m ） ——两极板间的距离，单位为米（m）； ——绝缘介质的介电常数，单位为法每米（F/m） ——电容量，单位为法（F）。 一、电容 3.电容器的图形符号 固定电容器 可变电容器 微调电容器 电解电容器 一、电容 4.电容器中的电场能量 当电容器充电存储了一定量的电荷后，电容器也就存储了能量，这个能量称为电场能量，其能量大小为： 式中　 ——电容器的电场能量，单位是焦耳（J）; ——电容器的电容量，单位是法拉（F）； ——电容器两端的电压，单位是伏特（V） 思考与练习 1.电容器的基本特征是什么，其内部结构是什么？ 2.电容量如何计算？ 22 4.3 电容器的连接 23 一、电容器的串联 1.电容器的串联 将两个或两个以上电容器的首尾依次相连，且中间无任何分支的连接方式称为电容器的串联， 24 一、电容器的串联 2.电容器串联后的电容量及耐压大小 电容器串联电路具有以下几个特点： （1）每个串联电容器所带的电荷量相等，即 （2）串联电路的总电压等于各个电容器上的电压之和，即 （3）串联电路的总电容（等效电容）的倒数等于各个电容器的电容的倒数之和，即 （4）串联电路中各电容器两端的电压与其自身的电容量成反比，即 25 一、电容器的串联 2.电容器串联后的电容量及耐压大小 电容器串联后的耐压大小 电容器自身的耐压大小是指电容器在单独使用时能够承受的电压大小，耐压值常以额定工作电压表示，在实际使用中必须考虑电容的耐压值。 当n个相同的电容器串联后，其总耐压的大小就是每个电容器独立使用时耐压大小的n倍。 当容量或耐压值不同的n个电容器串联后，其总耐压的大小按照以下步骤计算： ①根据每个电容的电容量及耐压值计算出各自允许带的电荷量大小。 ②取计算出的最小电荷量为串联后允许带的总电荷量。 ③计算出串联后的总电容。 ④由总电荷量与总电容计算出可外加的总电压，该总电压即为电容串联后的耐压值。 一、电容器的串联 2.电容器串联后的电容量及耐压大小 【例】 现有两个电容器，一个电容器的电容，额定工作电压为；另一个电容器的电容，额定工作电压为。若将这两个电容器串联后接到的直流电源上，求每个电容器上的电压是多少，并判断电路能否正常工作？ 27 一、电容器的串联 2.电容器串联后的电容量及耐压大小 解： 串联后的总电容为 各电容器所带的电荷量为 电容器上的电压为 电容器上的电压为 由于电容器上承受的电压是，已经超过了它的额定工作电压，所以会被击穿，进而电压全部加在电容器上，也会被击穿。因此，电路不能正常工作。 一、电容器的串联 2.电容器串联后的电容量及耐压大小 解： 串联后的总电容为 各电容器所带的电荷量为 电容器上的电压为 电容器上的电压为 由于电容器上承受的电压是，已经超过了它的额定工作电压，所以会被击穿，进而电压全部加在电容器上，也会被击穿。因此，电路不能正常工作。 二、电容器的并联 1.电容器的并联 将两个或两个以上电容器的相同电极分别相连（如电解电容器的正极连在一起，负极连在一起），接在两个共同端点之间的连接方式称为电容器的并联。 30 二、电容器的并联 1.电容器的并联 电容器并联电路具有以下几个特点： （1）并联电路中各电容器两端的电压相同，都等于外加电压，即 （2）并联电路的总电荷量等于各个电容器的电荷量之和，即 （3）并联电路的总电容等于各个电容器的电容之和，即 （4）并联电路中各电容器的电荷量与其自身的电容量成正比，即 思考与练习 1.电容器串联电路和并联电路的特点分别是什么？ 32 4.4 电容器的充放电及质量检测 33 一、电容器的充放电 当开关置于位置“1”时，其电路图如图（2）所示，电容器两极板与电源正负极相连，电容器开始充电。可发现：电流表A的读数由大到小，电压表V的读数由小到大，经过一定时间，电流表A读数为零，灯泡熄灭，即电路中已无电流，而电压表V的读数等于电源电压值。表明电容器已经带上了电荷。 1.电容器的充电 34 一、电容器的充放电 将开关 S 由位置“1”合向位置“2”时，其电路如图（2）所示，电容器便开始放电。 电容器A极板的正电荷与B极板的负电荷不断中和。此时，从电流表A看出电路中有电流流过，而且由大到小变化。通过电压表V我们可以观察到 电容器两端的电压UC逐渐下降，经过一段时间后下降到零，放电过程结束，这个过程是非常短暂的。 2.电容器的放电 35 一、电容器的充放电 电容器只是在接通直流电源的瞬间进行充电，由于直流电源电压恒定不变，充电后的电容器两端电压也恒定不变，因此电容器中不会再有电流通过，这相当于电容器把直流电流隔断，即电容器的"隔直"作用。 当电容器接通交流电源时，由于交流电的大小和方向在不断的交替变化，使得电容器正反向反复进行充、放电，在电路中会出现连续的交流电流，这就是电容器的"通交"作用。 3.电容器的隔直通交作用 电路中的电流是由于电容器的充放电形成，而非电荷直接通过电容器中的介质形成。 36 二、电容器的质量检测 用指针式万用表可以对较大容量的电容器进行质量检测。 1.用万用表对电容器进行质量检测 质量检测方法： ①首先根据电容器的容量选择万用表合适的量程。 ②用表笔金属杆短接电容的两个引脚，使其释放可能储存的电荷，然后将表笔分别接上电容的两极，观察表盘指针的摆动情况。 ③时若万用表指针摆动，然后慢慢恢复到起点，则该电容器是好的；若指针不动，则该电容器已开路；若指针指到“0 Ω”处不动，则电容器已击穿短路；若指针停在中间某位置，则说明该电容器漏电。 37 思考与练习 1.当对电容器充电时，充电电流大小如何变化？ 2.当对电容器放电时，放电电流大小如何变化？ 38 灵犀地 感谢聆听 2025年5月20日 39 $$