电工基础——电容和电感.doc

第三章 ? 电容和电感 第一节 ?? 电容 学习目标 ? 1 ．掌握 什么是电容器及常见的电容器； 2 ．理解电容的概念及定义式，了解平行板电容器的电容与哪些因素有关 3 ．理解 介质的击穿 4 ．掌握电容的 串并联 5 ．掌握电容的充放电 重点 ? 1 ．电容的串并联 2 ．电容的充放电 难点 ? 电容的充放电 一、电场的基本概念 1 ．电场：带电体周围存在电场。静止电荷形成的为静电场，电流不变化的为恒定电场，电流不断变化的为变化电场。 ?? 电场力：电场对场中电荷的作用力 3 ．电场强度：测量电场强度的物理量 ? ， ? 对于均匀电场 ，对于不均匀电场 COS a ? 二、 电容元件 1 ．电容的定义：一种储存电场能量的实际器件， 电容器所带电量 Q 与电容器两极板间的电压 U 的比值，称为电容器的电容，用 C 表示。 2 ．图形符号： 3 ．计算式： ， 电容量表征导体在单位电压作用下储存电荷的能力， 是由电容器本身的性质（导体大小、形状、相对位置及电介质）决定的 , 与电容器是不是带电无关。 4 ．单位：法拉（Ｆ） 1F=10 3 μ Ｆ =10 6 ＰＦ 5 ．分类：按照介质可以分为空气电容器、纸介质电容器、银介质电容器、云母介质电容器、油介质电容器、金属介质电容器等。按照电容的容量是否可调可以分为固定电容器、可调电容器，按照电容器有无极性可以分为无极性电容器和电解电容器。 6 ．平板电容器：电容器两金属片是平行平面，中间是均匀电场。 ， Ｃ 与 Ａ 、 Ｅ 、 ｄ 有关，但 Ｃ 与 Ｕ 有关， 7 ．广义电容器：任何两个导体间都存在电容，如输电线之间，输电线与大地之间，晶体管各极之间，电机变压器绕组的匝间，绕组与机壳之间，但都较小。 8 ．参数 ? ① 额定工作电压，若电容器的工作电压超过额定电压，将引起介质击穿，导致 ?????? 电容器毁坏。 ? ② 标称容量 ? ③ 允许误差 ? ④ 绝缘电阻：应越大越好。 ?? U 为所加电压， I L 为漏电流。 三、电容器的串联 图 3-1 ? 电容的串联 ? 1 ．电量： Q=Q 1 =Q 2 =Q 3 2 ．电压： U S =U 1 +U 2 +U 3 3 ．电容量： ，即电容器串联之后，总容量减少，这相当于电阻的并联。 4 ．用途：当单独一个电容器的耐牙不能满足电路要求，需并联，但应注意： ① 每只电容器均承受着同样的电量。 ? ② 电容大的电容器分配的电压小，电容小的电容器分配的电压反而大。 例 3-1 ： 已知 C １ =0. ２５ｕＦ　（２００ｖ），Ｃ ２ ＝０．５ｕＦ　（３００ｖ），若两电容并联，问电路能否正常工作？ 解： 　Ｃ＝Ｃ １ ／／Ｃ ２ ＝ 　＝０．１６７ｕＦ 　　　Ｑ＝Ｑ １ ＝Ｑ ２ ＝ＣＵ＝０．１６７＊３６０Ｖ～６０ ｕ Ｃ 　　　Ｕ １ ＝ ＝２４０Ｖ　　　　　Ｕ ２ ＝ ＝１２０Ｖ　 由于小Ｃ承受大电压＞２００Ｖ，大Ｃ承受小电压＜３００Ｖ，将导致Ｃ １ 击穿，继而引起 Ｃ ２ 击穿． 四、电容器的并联 图 3-2 ? 电容的并联 ? 1 ．电量： Q=Q 1 +Q 2 +Q 3 2 ．电压： U S =U 1 =U 2 =U 3 3 ．电容量： ，即电容器并联之后，总容量增大减少，这相当于电阻的串联。 4 ．用途：当单独一个电容器的电容量不能满足电路要求，而耐压满足要求时，需并联，但应注意： ① 每只电容器均承受着外加电压。 ② 每只电容器的耐压均应大于外电压。否则一只电容器被击穿，整个并联电路就被短路，会对电路造成危害。 五、电容器的充放电 1 ．电容器的充电过程 ① ? 实验现象：如图 3-3 ，开关置 1 ，白炽灯开始较亮，然后逐渐变暗，灯泡不亮了。电流表指针由大变小直至 0 。电压表指针由 0 逐渐增大到 U s （ a ） ?????????????????????? ????????????????? (b) 图 3-3 ? 电容的充放电 ? ? ② ? 图形描述，如图 3-3 （ b) ③ ? i=C = = = ④ ? 用万用表电阻档检测电容，可以看到电表指针向右偏转，然后慢慢向左偏转，指针偏幅度较大， C 的充电过程反映 C 的电容量大小。 ⑤ ? ，称为充电时间常数， RC 越小，充电时间越小。 ⑥ 初态： 稳态： 图 3-4 ? 电容的放电 图 3-5 ? 2 ．电容器的放电过程 ? ① ? 实验现象：开关置 2 ，白炽灯开始较亮，然后逐渐变暗直至灭了，电流表偏转一个较大的角度，然后逐渐向零位偏转到 0 ② ? 图形描述，如图 3-4 所示 ③ ? i （ t ） = =