第四讲 电容和电容器（课件）《电工技术基础》河北省（对口升学）专项复习

《电工技术基础》 电容和电容器 单元四 职教高考·电工技术基础 考纲要求 了 解 理解（熟悉） 掌 握 熟练掌握 电容与电容器的概念，电容器充放电的过程。 平行板电容器的电容量的计算方法，电容器串联、并联电路的特点以及耐压能力的分析计算，电容器中电场能的计算。 复习建议：在本节的复习过程中，难点是电容器耐压能力的分析计算。 职教高考·电工技术基础 职教高考·电工技术基础 知识学习 一 单元四 电容器的定义 标称容量和允许误差 电容 电容器的连接 种类 电容器 电容器的串联 电容器的并联 主要参数 定义式 平行板电容器的电容 单位 耐压 固定电容器 可变电容器 微调电容器 电容器的充放电 电容器的充电 电容器的放电 电容器中电场能的计算 知识学习 一 电容器 职教高考·电工技术基础 定义： 两个彼此靠近又相互绝缘的导体，就构成了电容器。 电容符号 金属板( 极板 ) 绝缘物质（介质） 金属板叫电容器的两个极板； 绝缘物质叫电容器的介质。 考点一：电容器 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 基本特性： 电容器能够储存电荷。 如上图所示，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，这样电容器就储存了一定量的电荷和电场能量。 知识学习 一 电容 职教高考·电工技术基础 定义： 电容器所带电量与两极板间电压之比，称为电容器的电容。 公式： 考点二：电容 电荷量 单位：C(库仑） 电压 单位：V（伏特） 电容 单位：F(法拉） 职教高考·电工技术基础 国际单位： 1F＝ 10-6F ； 1pF＝ 10-12F 法拉（F） 常用单位： 微法（ uF ）、 皮法（ pF ） 换算关系： 　电容反映了电容器储存电荷能力的大小，它只与电容器本身的 性质有关，与电容器所带的电量及电容器两极板间的电压无关。 注意： 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 平行板电容器的电容 内容： 平行板电容器的电容 C ，跟介电常数  成正比，跟两极板正对的面积S 成正比，跟极板间的距离成 d 反比。 表达式： （决定式） 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大小、相对位置以及极板间的电介质有关； 与两极板间电压的大小、极板所带电荷量多少无关。 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 职教高考·电工技术基础 由介质的性质决定。 介电常数： 真空介电常数：  0  8.86  1012 F/m 相对介电常数： 　　某种介质的介电常数  与真空介电常数  0 之比，叫做该介质的 相对介电常数。  r =  / 0 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 职教高考·电工技术基础 公式 与 是不同的，前者是计算平行板电容器电容的公式，只适用于平行板电容器；后者是电容的定义式,适用于任何电容器。 　　2． 电容是电容器的固有特性，它只与两极板正对面积、板间距离及板间的 介质有关，与电容器是否带电、带电多少无关。 说明： 　　3． 任何两个导体之间都存在电容。 　 4． 电容器存在耐压值，当加在电容器两极板间的电压大于它的额定电压时， 电容器将被击穿。 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 知识学习 一 电容器的参数 职教高考·电工技术基础 考点三：电容器的参数 额定工作电压（耐压）： 一般叫做耐压，它是指使电容器能长时间地稳定工作， 并且保证电介质性能良好的直流电压的数值。 标称容量： 电容器上所标明的电容量的值叫做标称容量。 允许误差： 实际电容值与标称电容值之间总是有一定误差。国家对不同的电容器，规定了不同的误差范围，在此范围之内误差叫做允许误差。 注：必须保证电容器的额定工作电压不低于工作电压的最大值。 （交流电路，考虑交流电压的峰值。） 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。KCL 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 电容器的种类 电容器的种类 考点四：电容器的种类 固定电容器： 可变电容器： 半可变电容器： 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关。 电容量在一定范围内可调节的电容器，（常 用电介质有薄膜介质、云母等）。 又叫微调电容，在电路中常被用作补偿电容。 （常用的电介质有瓷介质、有机薄膜等） 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 电容器的串联 考点五：电容器的连接 电容器的串联：把几个电容器首尾相接连成一个无分支的电路，称为电容器的串联。 电容器的串联 1 　电容器的串联 在电路图中，用国家统一规定的图形符号来表示电路组成的元器件和连接情况。 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 串联的特性： （1）电荷量特点：每个电容器带的电荷量相等。 q1＝q2＝q3＝…＝qn ＝ q （2）电压特点：总电压等于各个电容器两端的电压之和。 U＝U1+ U2+ U3+…+ Un （3）电容特点：总电容的倒数等于各个电容器的电容的倒数之和。 ＝ + + +… + （4）电压分配：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。 U1 = U U2 = U 2 知识学习 一 电容器的并联 电容器的并联 1 职教高考·电工技术基础 电容器的并联： 把几个电容器的一端连在一起，另一端也连在一起的连接方式，叫电容器的并联。 电容器的并联 知识学习 一 并联的特性 2 职教高考·电工技术基础 （1） 电压特点：每个电容器两端的电压相等，并等于外加电压。 （2） 电荷量特点：总电荷量等于各个电容器的带电荷量之和。 （3） 电容特点：总电容等于各个电容器的电容之和。 U1＝U2＝U3＝…＝Un ＝ U q＝ q1 + q2 + q3 +… + qn C＝ C1 + C2 + C3 +… + Cn （4）电荷量的分配：并联电路中各电容器所带的电荷量与其自身的电容量成正比。 Q1 = Q2 = 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 电容器的充电 电容器的充电 1 电容器的充电过程，就是在电容器中储存电荷的过程，即把电源的能量转换成电场能储存在电容器中的过程。 考点六：电容器的充放电 电容器的充电： 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 电容器充电特点 2 ic ic = 0 uc uc = E 电容器充电过程中，充电电流在充电开始瞬间跳变到最大值，随后按指数 规律减小到零，即ic=e-；随着充电的进行，电容器两极板上聚集的异种电荷不断增多，其两极板间的电压也不断按指数规律升高到电源电动势， 即uc=E（1-e-）。 特点： 结论： 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 电容器的放电 电容器的放电 1 电容器的放电过程，就是电容器将原来储存的电荷释放出去的过程，也即电容器将原已储存的电场能释放出去,转换成其他形式能量的过程。 电容器的放电： 知识学习 一 电容器放电特点 2 职教高考·电工技术基础 特点： 电容器放电过程中，放电电流在放电开始瞬间跳变到最大值，随后按指数规律减小到零，即ic=-e-；随着放电的进行，电容器两极板上聚集的异种电荷不断减少，其两极板间的电压也不断按指数规律降低到零，即uc=Ee-。 ic ic= 0 uc uc= 0 结论： 电压定义。 知识学习 一 职教高考·电工技术基础 电容器充放电过程中电路中电流和电容器两端电压的变化情况 规定电压的方向由高电位指向低电位。 职教高考·电工技术基础 知识学习 一 电路中的电流是由于电容器充、放电形成的，并非电荷直接通过了介质。 强调： 电容器作用： 电阻是一种“耗能元件”，电容器是一种“储能元件”。 电容器充放电---注意事项 （1）若电容两端加直流，电容器相当于开路， 所以电容器具有 隔直流的作用。 （2）若将交变电压加在电容两端，则电路中有交变的充放电流通过， 即电容器 具有通交流作用。 知识学习 一 能量来源 1 电容器中的电场能 职教高考·电工技术基础 考点七：电容器中的电场能 能量来源： 电容器在充电过程中，两极板上有电荷积累，极板间形成电场。 电场具有能量，此能量是从电源吸取过来储存在电容器中的。 规定电压的方向由高电位指向低电位。 知识学习 一 储能大小的计算 2 职教高考·电工技术基础 储能大小的计算： uC－q 关系 即： 电容器中储存的能量与电容器的电容成正比，与电容器两极板间的 平方成正比。 巩固练习 二 某电容器两端电压为100V，所带的电荷量是2C，若它两端的电压 降到50V，则 ( ) A. 电荷量保持不变 B. 电容保持不变 C. 电容增加一倍 D. 电容减小一半 【参考答案】对同一个电容器而言，C不变。若电压减小一半，则电 容量也减小一半。 【解题分析】本题主要考查电容是电容器的固有特性，外部条件变化、 电容器是否带电或带多少电都不会使电容改变。 B 职教高考·电工技术基础 巩固练习 二 2. 有一电容为0.3 F的空气介质平行板电容器，将其板间距离增大一 倍，并填满相对介电常数r=3的均匀电介质，其电容变为 ( ) A. 0.1 F B. 0.15 F C. 0.3 F D. 0.45 F D 【解题分析】C0 = A = 0.3 F，C = A = 0.45 F。 职教高考·电工技术基础 、、 巩固练习 二 3. 电容器种类繁多，按介质材料可分为（ ）。 A. 空气电容器 B. 可变电容器 C. 纸介电容器 D. 涤纶电容器 E. 电解电容器 【解题分析】本题主要考查电容器的种类。电容器的种类繁多，按介 质材料可分为空气电容器、云母电容器、纸介电容器、 油浸纸介电容器、陶瓷电容器、涤纶电容器、电解电容 器等。 职教高考·电工技术基础 ACDE 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 4. 两个0.6 F的电容，并联后其电容值为 F，串联后其电容值为 F 。 【解题分析】本题主要考查电容器的连接。 CP=C1+C2=1.2 F， CS=。 1.2 0.3 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 5. 如图所示，两个完全相同的平行板电容器串联，接到直流电源上，在C2 中插入云母介质，下面结论正确的是（ ）。 A. U1=U2，Q1=Q2 B. U1＜U2，Q1＞Q2 C. U1＞U2，Q1=Q2 D. U1=U2，Q1＜Q2 【解题分析】本题主要考查平行板电容器的电容。 在C2中插入云母介质， C2变大，U2变小，因为串联Q1=Q2。 C 巩固练习 二 6. 如图所示电路，C1、C2为空气介质平行板电容器，Q1、Q2为C1、C2 所带电荷量，若将C2的极板间距离增大一倍，则以下说法正确的 是（ ）。 A. U1变大，Q2变小 B. U1不变，Q2变小 C. U2变大，Q1变小 D. U1变小，Q2变 大 【解题分析】本题主要考查平行板电容器的电容决定式，C2极板距离 增大一倍，则电容减小， U2变大， U1变小，Q1变小。 C 职教高考·电工技术基础 巩固练习 二 7. 电容器在充电过程中通过它的电流随着电容两端电压的增大而增大。 （ ）。 【解题分析】本题主要考查电容器的充电特点。 电容器在充电的过程中，充电电流在充电开始瞬间跳变 到最大值，随后按指数规律减小到零。 × 职教高考·电工技术基础 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 8. 两电容串联，C1=2C2，则电容C1、 C2 上的电压比U1：U2为 ， 两电容的储能比WC1 ：WC2为 。 【解题分析】本题主要考查电容器串联分压及储能的计算。 U1: U2 =C2：C1=1：2 ； WC1 ：WC2=C1 U12： C2 U22×2= ×=1:2。 1:2 1:2 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 9. 电容元件是一种储能元件，它所储存的电场能量与其极板上的电荷 量平方成正比。（ ） 【解题分析】本题主要考查电容器储存的电场能。 WC=C U2 √ 巩固练习 二 职教高考·电工技术基础 10. 将“50V/10 F”“50V/5 F”的两个电容器串联，则该串联电路 的额定工作电压为100V。（ ） 【解题分析】本题主要考查电容器的耐压。 q1=50×10×10-6C=5×10-4C q2= 50×5×10 -6C=2.5×10-4C 串联电路的电荷量：q= q2 =2.5×10-4C 串联电路的总电容：C== F= F 则该串联电路的额定工作电压为： U= = =75V × 感谢观看 职教高考·电工技术基础 $