3.1 电容（1）（课件）《电工技术基础与技能》（机工版 第4版）同步精品课堂

第三章 电容和电感 3.1 电容 《电工技术基础与技能》机工版·第4版 同步精品课堂 1 目录 认识电容 1 电容器的分类 2 电容器的参数 3 教学目标 能力目标 情感态度与价值观 知识目标 1.深入认识电容器的本质属性，理解其 “储存电荷” 的核心功能。 2.掌握电容器的核心构成要素（电极、介质、外壳等）及工作原理。 1.具备独立、准确的电容器识别能力。 2.借助不同标识方法能 95% 以上精准读取容量、耐压值、误差范围等参数。 1.培养严谨、细致的科学态度。 2.在面对测量误差或识别疑问时，能主动查阅资料、反复验证，养成求真务实的探究精神。 课程导入 手机充电器里面的电容器，你认识吗？ 安规电容 快充里面的电容 课程导入 电容器的外形 超级电容器 可调电容 探究新知 一、认识电容  1．电容器的外形 电容器简称为电容，常见的电容器有电解电容器、瓷片电容器、涤纶电容器、可变电容器、贴片电容器、电力电容器等。 探究新知 一、认识电容 2．电容器的结构与符号 尽管电容器的种类繁多，形状各异，但它们的基本结构是一样的，都是由两片靠得很近的金属板中间再隔以绝缘物质组成的，电容器的基本结构与符号如图所示。 我们把其中的金属板称为电容器的两个极板，中间的绝缘物质称为电容器的介质。任何两个相互靠近又彼此绝缘的导体，都可以看成一个电容器。 探究新知 一、认识电容 铝电解电容器结构 探究新知 一、认识电容 3．电容器与电容 电容器最基本的特性是能够储存电荷。 如果在电容器的两极板上加上电压，则在两个极板上将分别出现数量相等的正、负电荷，如图所示。这样电容器就储存了一定量的电荷和电场能。 探究新知 一、认识电容 任一极板上所储存的电荷量Q与两极板间电压U的比值，称为电容量，简称电容。表达式为： 对于平行板电容器来说，电容量与极板S及电介质的介电常数ε成正比，与两极板的距离成反比，表达式为： 式中，C——电容量（或电容），单位是F（法[拉]）； q——一个极板上的电荷，单位是C（库[仑]）； U——两极板间的电压，单位是V（伏[特]）。 探究新知 一、认识电容 4．平行板电容器 最简单的电容器是平行板电容器，它由两块相互平行且靠得很近而又彼此绝缘的金属板组成，两块金属板就是电容器的两个极板，中间的空气即为电容器的介质，如图所示。 探究新知 一、认识电容 平行板电容器的电容量与电容器的结构有关。理论和实验证明：平行板电容器的电容量与电介质的介电常数及极板面积成正比，与两极板间的距离成反比，用公式表示为 式中：C——电容，单位是F（法[拉]）； ——电介质的介电常数，单位是F/m（法[拉]/米）； ——每块极板的有效面积，单位是m2（平方米）； d——两极板间的距离，单位是m（米）。 上式说明：对某一个平行板电容器而言，它的电容是一个确定值，其大小仅与电容器的极板面积，相对位置以及极板间的电介质有关；与两板间的电压、极板所带电荷量无关。 探究新知 一、认识电容 应当指出，并不是只有电容器才有电容，实际上任何两个导体之间都存在着电容。 例如，输电线之间，输电线与大地之间都存在着电容；晶体三极管各极之间也存在着电容器。因其电容很小，可以忽略不计。 此外，要注意电容器是储存电荷的设备，而电容量是衡量电容器在一定外加电压作用下储存电荷能力的大小的物理量，两者不可混淆。 探究新知 二、电容器的分类 电容器的种类很多，其分类如下： 按结构形式可分为固定电容器、可变电容器和半可变电容器。 按有无极性可分为无极性电容器、有极性电容器。 按介质材料可分为纸介电容器、瓷片电容器、云母电容器、涤纶电容器、聚苯乙烯电容器、玻璃釉电容器等。 探究新知 二、电容器的分类 1．固定电容器 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密切关系。 一般常用的介质有纸介质、陶瓷、涤纶、金属氧化膜、云母、铝电解质等。 探究新知 二、电容器的分类 在固定电容器中，电解电容器的两极有正、负极之分，使时切记不可将极性接反，不可接到交流电路中，否则电解电容器会被击穿。 电解电容器的图形符号如图所示。 探究新知 二、电容器的分类 2．可变电容器 可变电容器是电容量能在较大范围内随意调节的电容器，分为单连可变电容器和双连可变电容器等，如图所示。 这种电容器一般用在电子电路中作调谐元件，可以改变谐振回路的频率。 探究新知 二、电容器的分类 3．微调电容器 微调电容器又称为半可变电容器，是电容量在某一小范围内可以调整的电容器，如图所示。 微调电容器主要用在调谐回路中作微调频率之用。 探究新知 三、电容器的参数 电容器的参数主要有额定工作电压、标称容量和允许误差，通常都标在电容器的外壳上。 1.额定工作电压 电容器的额定工作电压一般称为耐压，是指在规定的温度范围内，可以连续加在电容器上而不损坏电容器的最大电压值。 电容器的外壳上所标的电压就是该电容器的额定工作电压，如图所示，电容器上标有“25V”，即为该电容器的额定工作电压为25V。 探究新知 三、电容器的参数 电容器常用的额定工作电压有6.3V、10 V、16 V、25 V、63 V、100 V、160 V、250 V、400 V、630 V、1 000 V、1 600 V、2 500V等。 电容器上标着的额定工作电压，通常指的是直流工作电压值，如果该电容器用在交流电路中，应使交流电压的最大值不超过它的额定工作电压值，否则电容器就会被击穿。 探究新知 三、电容器的参数   2．标称容量 电容器的标称容量是指电容器表面所标的容量，它表征了电容器储存电荷的能力，是电容器的重要参数。常用的有E6、E12、E24等标称系列。 探究新知 三、电容器的参数   3．允许误差 电容器的允许误差是指电容器实际容量与标称容量之间的误差，电容器的误差一般直接标注在电容器上。 一般极性电容器的允许误差范围较大，如铝极性电容器的允许误差范围是-20%+100%。 探究新知 三、电容器的参数   4.参数表示方法 固定电容器的参数表示方法主要有：直标法、字母数字混标法、数字表示法、色标法等。 2）字母数字混标法 表示方法 标称电容量 表示方法 标称电容量 P1或P10 0.1 PF 10n 10 nF 1P0 1 PF 3n3 3300 PF 1P2 1.2 PF μ33或R33 0.33μF 1m 1 mF 5μ9 5.9μF 1）直标法是在电容器上直接标注出标称容量、耐压等，如10μF/16V，2200μF/50V。 探究新知 三、电容器的参数   不带小数点又无单位的为pF（三位数字的除外），如“12”为12pF，“5100”为5100pF 。 带小数点但无单位的为µF，如“0.047”（或047）为0.047µF，“0.01”为0.01µF。 三位数字的表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数字，第三位数字表示有效数字后面零的个数（或×10n），它们的单位是pF。 3）数字表示法 探究新知 三、电容器的参数   4）色标法 电容色环的颜色代表的数字同色环电阻中颜色含义一样。 色环读取时要由顶部向引脚方向读。第一、二色环表示电容容量的有效数字，第三环表示有效数字后零的个数，容量单位为PF。 探究新知 三、电容器的参数   在电路设计与安装时，应在掌握电路要求和熟悉相应电容器性能的基础上，结合以下几点加以选择。 1.根据电路要求选择种类、型号。通常交流耦合、旁路电容可选用纸介电容器，而对于高频电路或谐振电路则应选用云母或瓷介电容器；对于交流滤波及去耦电路应选用电解电容器。 2.确定电容器的精度等级。根据电路的精密度及稳定性要求确定电容器的精度等级。对于测量电路，实现精确定位、定时、位置控制的电子线路，需要选择精度较高、性能较好的电容器，如钽、铌电解电容器、玻璃釉电容器、云母电容器等。对于一般精度要求不高的电路，就没有必要选择高精度电容器，此类电路中电容器的一定范围偏差对电路性能影响较小。 3.适当选择额定工作电压。通常电容器的额定工作电压要高于电容器工作电路电压的12倍。 巩固练习 一、抢答 序号 问题 1 现有一直插式电子元件，外观呈圆柱形铝制外壳，顶部有防爆纹，外壳标注 “220μF 25V K”，引脚一长一短。请结合本节课知识 1.该元件属于哪种类型的电容器？判断依据是什么？ 2.通过外壳标注的参数，分别说明 “220μF”“25V”“K” 代表的含义，若需将 “220μF” 换算为 nF 和 pF，结果分别是多少？ 3.若要测量该电容器的容量是否合格，应使用什么工具？操作前需进行哪项关键步骤？测量后发现容量为 205μF，结合参数标注判断该电容器容量是否合格，并说明理由。 巩固练习 二、实战演练——器材和工具 电容器的分类验证：电容器样品、数字万用表、放大镜、镊子、笔记本、笔 巩固练习 二、实战演练——要求 注意事项： 1.能够正确使用数字万用表、电容表、耐压测试仪等测量工具，掌握测量工具的操作步骤和注意事项，如测量前需对电容器进行放电处理，避免电击和测量误差；在进行耐压测试时，需缓慢调节电压，观察电容器是否有击穿、漏液等现象。 2.严格遵守实验室安全规范，操作过程中需佩戴防静电手环，避免静电损坏电容器；使用耐压测试仪时，需注意安全距离，防止触电事故；实验结束后，需妥善整理器材和工具，清理实验台面。 巩固练习 二、实战演练——电容器外观识别   将准备好的电容器样品依次摆放在防静电工作台上，使用放大镜仔细观察每个电容器的外观形状、结构和材质。陶瓷电容器通常体积较小，呈片状、盘状或管状，外壳多为陶瓷材质；铝电解电容器体积相对较大，呈圆柱形，外壳多为铝制，表面通常有颜色标识（如黑色、蓝色、红色等），且顶部有防爆纹；钽电解电容器一般为小型化封装，常见的有贴片式和直插式，外壳多为金属材质，颜色多为银色或金色；薄膜电容器的外观多样，有圆柱形、方形等，外壳多为塑料材质，颜色多为透明或浅色。根据这些外观特征，对每个电容器的类型进行初步判断，并记录在笔记本上。仔细检查电容器的外壳是否有变形、裂痕、破损等情况；观察引脚是否有腐蚀、氧化、弯曲、断裂等问题；对于有极性的电容器（如铝电解电容器、钽电解电容器），检查极性标识是否清晰、完整，有无模糊或脱落现象； 巩固练习 二、实战演练——电容器参数识别   直标法识别：选取采用直标法标识的电容器样品，直接读取电容器表面标注的参数。直标法是将电容器的容量、耐压值、误差范围等参数直接标注在电容器外壳上，如 “10μF 16V ±5%”，表示该电容器的容量为 10 微法，耐压值为 16 伏特，误差范围为 ±5%。 色标法识别：针对采用色标法标识的陶瓷电容器，根据色环的颜色和排列顺序来识别参数。色标法通常用 3-4 个色环表示电容器的容量和误差范围，不同颜色对应不同的数字和误差值（具体色标对应表可参考相关电子元件手册）。 巩固练习 二、实战演练——电容器参数识别   字母数字混合标法识别：对于采用字母数字混合标法的电容器，如 “104J”“223K” 等，其中字母前面的数字表示有效数字，字母表示倍率（字母与倍率的对应关系：A=10⁰，B=10¹，C=10²，D=10³，E=10⁴，F=10⁵，G=10⁻¹，H=10⁻²，J=10⁻³），字母后面的字母表示误差范围（J=±5%，K=±10%，M=±20%）。例如，“104J” 中，10 为有效数字，4 表示倍率为 10⁴，所以容量为 10×10⁴pF=100000pF=100nF，J 表示误差范围为 ±5%。按照这种标识规则，识别每个电容器的容量和误差范围，同时结合电容器的外观特征判断其耐压值（部分电容器会在另外位置标注耐压值，若未标注，可根据常见规格和应用场景进行初步判断），并记录相关参数。 课堂小结 本节课围绕电容器开展学习与实战，核心知识可归为 “一本质、一分类、一参数、三方法”，即电容器储电隔直通交的本质，按多维度的分类，关键参数及三种标识方法。实战需遵循 “三步骤、两关键、一原则”，规范操作工具并精准记录。同时要注意解决参数辨认、工具操作、外观判断三类常见问题。此次学习搭建了 “理论→实践→应用” 桥梁，为后续电路相关学习奠基，还可进一步拓展电容器性能研究与实际应用。 感谢观看 $