教學(xué)第4單元電容課件

電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能

（電氣電力類）人民郵電出版社電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能

（電氣電力類）人民郵電出版社1第4單元電容知識(shí)目標(biāo)：了解電容的概念，了解電容器的種類、外形和參數(shù)，了解儲(chǔ)能元件的概念。理解電容器充電、放電過(guò)程。掌握電容器串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)。了解RC電路瞬態(tài)過(guò)程，理解時(shí)間常數(shù)的概念，了解時(shí)間常數(shù)在電氣工程技術(shù)中的應(yīng)用。技能目標(biāo)：能根據(jù)要求，正確選擇利用電容器串聯(lián)和并聯(lián)方式獲得合適的電容。會(huì)判斷電容器的好壞。第4單元電容知識(shí)目標(biāo)：2情景導(dǎo)入在電子電路中，電容器是基本元件之一，可用做濾波、耦合、調(diào)諧、隔直流（簡(jiǎn)稱隔直）等，如圖4.1所示；在單相電動(dòng)機(jī)中，電容器是重要的起動(dòng)元件，如圖4.2所示。情景導(dǎo)入在電子電路中，電容器是基本元件之一，可3在電力系統(tǒng)中，電容器是功率因數(shù)的補(bǔ)償元件，如圖4.3所示；在中頻感應(yīng)加熱系統(tǒng)中，電容器可以提高功率因數(shù)，改善回路特性，如圖4.4所示。在電力系統(tǒng)中，電容器是功率因數(shù)的補(bǔ)償元件，如圖4電容的基本知識(shí)1

電容器的連接2

瞬態(tài)過(guò)程3技能實(shí)訓(xùn)4電容的基本知識(shí)1電容器的連接2瞬態(tài)過(guò)程3技能實(shí)訓(xùn)45第1節(jié)電容的基本知識(shí)一、電容器與電容二、電容器的符號(hào)和參數(shù)三、電容器的充電與放電四、電容器的電場(chǎng)能量第1節(jié)電容的基本知識(shí)一、電容器與電容6一、電容器與電容任何兩個(gè)被絕緣介質(zhì)隔開(kāi)而又互相靠近的導(dǎo)體，就可稱為電容器。這兩個(gè)導(dǎo)體就是電容器的兩個(gè)極板，中間的絕緣物質(zhì)稱為電容器的介質(zhì)。電容器最基本的特性是能夠儲(chǔ)存電荷。電容器所儲(chǔ)存的電荷量與兩極板間的電壓的比值是一個(gè)常數(shù)，稱為電容器的電容量，簡(jiǎn)稱電容，用字母C表示。它表示電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)，用公式表示為

電容的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，用符號(hào)F表示。1μF=10–6F1pF=10–12F一、電容器與電容任何兩個(gè)被絕緣介質(zhì)隔開(kāi)而又互相7最簡(jiǎn)單的電容器是平行板電容器，平行板電容器的電容量與電介質(zhì)的介電常數(shù)及極板面積成正比，與兩極板間的距離成反比不同電介質(zhì)的介電常數(shù)是不同的，真空中的介電常數(shù)用ε0表示。實(shí)驗(yàn)證明：ε0=8.85×10–12F/m其他電介質(zhì)的介電常數(shù)是它們的介電常數(shù)與真空中的介電常數(shù)的比值，叫做某種物質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，用εr表示最簡(jiǎn)單的電容器是平行板電容器，平行板電容器的電8第4單元--電容課件9二、電容器的符號(hào)和參數(shù)1．電容器的符號(hào)2．電容器的參數(shù)（1）額定工作電壓。電容器的額定工作電壓一般稱為耐壓，是電容器能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，并能保證電介質(zhì)性能良好的直流電壓的數(shù)值。（2）標(biāo)稱容量和允許誤差。電容器的標(biāo)稱容量是指標(biāo)注在電容器上的電容。電容器的允許誤差，按其精度可分為±1%（00級(jí)）、±2%（0級(jí)）、±5%（Ⅰ級(jí)）、±10%（Ⅱ級(jí)）和±20%（Ⅲ級(jí)）5級(jí)（不包括電解電容器）。二、電容器的符號(hào)和參數(shù)1．電容器的符號(hào)2．電容器的參數(shù)（1）10三、電容器的充電與放電做一做電容器充電、放電實(shí)驗(yàn)電路如圖4.7所示。三、電容器的充電與放電做一做電容器充電、放電實(shí)驗(yàn)電路如圖4.11電容器是一種儲(chǔ)能元件2.電容器能夠隔直流、通交流電容器是一種儲(chǔ)能元件12四、電容器的電場(chǎng)能量電容器充電時(shí)所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能為工程應(yīng)用

超級(jí)電容器又稱超大容量電容器、金電容、黃金電容、儲(chǔ)能電容、法拉電容、電化學(xué)電容器或雙電層電容器（ElectricDoubleLayerCapacitors，EDLC），是靠極化電解液來(lái)存儲(chǔ)電能的新型電化學(xué)裝置，如圖4.9（a）所示。它是近十幾年隨著材料科學(xué)的突破而出現(xiàn)的新型功率型儲(chǔ)能元件，其批量生產(chǎn)不過(guò)幾年時(shí)間。同傳統(tǒng)的電容器和二次電池相比，超級(jí)電容器儲(chǔ)存電荷的能力比普通電容器高，并具有充放電速度快、效率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬、安全性高等特點(diǎn)。四、電容器的電場(chǎng)能量電容器充電時(shí)所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能為工程應(yīng)用13第4單元--電容課件14第2節(jié)電容器的連接一、電容器的串聯(lián)二、電容器的并聯(lián)第2節(jié)電容器的連接一、電容器的串聯(lián)15一、電容器的串聯(lián)將2個(gè)或2個(gè)以上的電容器首尾依次相連，中間無(wú)分支的連接方式叫做電容器的串聯(lián)，如圖4.10所示。一、電容器的串聯(lián)將2個(gè)或2個(gè)以上的電容器首161.電量特點(diǎn)Q=Q1=Q22.電壓特點(diǎn)U=U1+U23.電容特點(diǎn)4.電壓分配C1U1=C2U2提示：電容器串聯(lián)電路的電容特點(diǎn)與電阻并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)類似，實(shí)際應(yīng)用中要加以區(qū)別。當(dāng)有n個(gè)等值電容器串聯(lián)時(shí)，其等效電容為。1.電量特點(diǎn)提示：電容器串聯(lián)電路的電容特點(diǎn)與17二、電容器的并聯(lián)將2個(gè)或2個(gè)以上電容器接在相同的兩點(diǎn)之間的連接方式叫做電容器的并聯(lián)，如圖4.12所示。二、電容器的并聯(lián)將2個(gè)或2個(gè)以上電容器接在181.電壓特點(diǎn)U=U1=U22.電量特點(diǎn)Q=Q1+Q23.電容特點(diǎn)C=C1+C2提示：當(dāng)n個(gè)等值電容器并聯(lián)時(shí)，其等效電容為C=nC0。1.電壓特點(diǎn)提示：19*第3節(jié)瞬態(tài)過(guò)程一、瞬態(tài)過(guò)程二、換路定律三、RC電路的瞬態(tài)過(guò)程四、時(shí)間常數(shù)*第3節(jié)瞬態(tài)過(guò)程一、瞬態(tài)過(guò)程20一、瞬態(tài)過(guò)程做一做在如圖4.14所示電路中，HL1、HL2、HL3是3個(gè)完全相同的燈泡。純電阻電路不需要時(shí)間過(guò)程。燈泡HL2支路與純電感電路串聯(lián)，在開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，該支路電流從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程，即瞬態(tài)過(guò)程。燈泡HL3支路與純電容電路串聯(lián)，在開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，該支路電流從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程，即瞬態(tài)過(guò)程。能量的變化需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，電路由一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)要有一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程稱為瞬態(tài)過(guò)程，也叫過(guò)渡過(guò)程。一、瞬態(tài)過(guò)程做一做在如圖4.14所示電路中，HL1、HL221二、換路定律電源開(kāi)關(guān)的閉合與打開(kāi)、電路的參數(shù)變化、線路的改接等現(xiàn)象統(tǒng)稱為換路。電路換路后的瞬間，如果流過(guò)電容器的電流和電感兩端的電壓為有限值，則電容器兩端的電壓與電感上的電流都應(yīng)保持換路前的一瞬間的原數(shù)值而不能突變，電路換路后就以此為初始值連續(xù)變化直至達(dá)到新的穩(wěn)定值。這個(gè)規(guī)律稱為換路定律或換路條件。二、換路定律電源開(kāi)關(guān)的閉合與打開(kāi)、電路的參數(shù)變22三、RC電路的瞬態(tài)過(guò)程RC串聯(lián)電路接通直流電路時(shí)，充電電壓uC與充電電流i隨時(shí)間變化的曲線如圖4.15所示。三、RC電路的瞬態(tài)過(guò)程RC串聯(lián)電路接通直流23RC串聯(lián)電路短接時(shí)，放電電壓uC與放電電流i隨時(shí)間變化的曲線如圖4.16所示。RC串聯(lián)電路短接時(shí)，放電電壓uC與放電電流i24四、時(shí)間常數(shù)電阻R和電容C的乘積稱為RC電路的時(shí)間常數(shù)，用τ表示，即τ=RC四、時(shí)間常數(shù)電阻R和電容C的乘積稱為RC電25技能實(shí)訓(xùn)知識(shí)1常見(jiàn)電容器實(shí)訓(xùn)測(cè)量電容器技能實(shí)訓(xùn)知識(shí)1常見(jiàn)電容器實(shí)訓(xùn)測(cè)量電容器26第4單元--電容課件27第4單元--電容課件28知識(shí)2電解電容器極性的判別（1）從外觀判別電解電容器的極性。（2）用指針式萬(wàn)用表判別電解電容器的極性。利用電解電容器正向漏電電阻（即正向漏電電流小）大于反向漏電電阻（即反向漏電電流大）的特性，通過(guò)測(cè)量電容器的漏電電阻來(lái)判別電解電容器的極性。知識(shí)2電解電容器極性的判別（1）從外觀判別電解電容器的極29知識(shí)3電容器質(zhì)量檢測(cè)方法較大容量電容器的質(zhì)量可以用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)。其檢測(cè)方法是：首先根據(jù)電容器容量的大小選擇合適的量程，通常為0.01~10μF選用R×10kΩ擋，100μF選用R×1kΩ擋，1000μF選用R×100Ω擋或R×10Ω擋。然后用表筆短接電容器的兩引腳進(jìn)行放電，再用表筆分別接觸電容器的兩根引腳，若指針迅速向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，然后又慢慢地退回到“∞”附近，這時(shí)指針?biāo)傅臄?shù)值就是該電容器的漏電電阻值。漏電電阻大（一般為幾百到幾千兆歐），說(shuō)明電容器絕緣性能好。若漏電電阻小（幾兆歐以下），表明電容器漏電嚴(yán)重，不能使用。如果指針在“0”附近，表示電容器擊穿短路；如果指針一動(dòng)不動(dòng)，表示電容器開(kāi)路失效。知識(shí)3電容器質(zhì)量檢測(cè)方法較大容量電容器的質(zhì)量30拓展1小容量電容器質(zhì)量檢測(cè)拓展1小容量電容器質(zhì)量檢測(cè)31拓展2特殊電容器的應(yīng)用拓展2特殊電容器的應(yīng)用32單元小結(jié)1．什么叫電容器？什么是電容器的電容？平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)？電容器如何充電與放電？寫(xiě)出電容器充電所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能的計(jì)算公式。2.電容器的連接方式有串聯(lián)和并聯(lián)。3.什么叫瞬態(tài)過(guò)程？什么是換路定律？什么是時(shí)間常數(shù)？4.如何用萬(wàn)用表檢測(cè)電容器的質(zhì)量？單元小結(jié)1．什么叫電容器？什么是電容器的電容？平行板電容器33電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能

（電氣電力類）人民郵電出版社電工技術(shù)基礎(chǔ)與技能

（電氣電力類）人民郵電出版社34第4單元電容知識(shí)目標(biāo)：了解電容的概念，了解電容器的種類、外形和參數(shù)，了解儲(chǔ)能元件的概念。理解電容器充電、放電過(guò)程。掌握電容器串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)。了解RC電路瞬態(tài)過(guò)程，理解時(shí)間常數(shù)的概念，了解時(shí)間常數(shù)在電氣工程技術(shù)中的應(yīng)用。技能目標(biāo)：能根據(jù)要求，正確選擇利用電容器串聯(lián)和并聯(lián)方式獲得合適的電容。會(huì)判斷電容器的好壞。第4單元電容知識(shí)目標(biāo)：35情景導(dǎo)入在電子電路中，電容器是基本元件之一，可用做濾波、耦合、調(diào)諧、隔直流（簡(jiǎn)稱隔直）等，如圖4.1所示；在單相電動(dòng)機(jī)中，電容器是重要的起動(dòng)元件，如圖4.2所示。情景導(dǎo)入在電子電路中，電容器是基本元件之一，可36在電力系統(tǒng)中，電容器是功率因數(shù)的補(bǔ)償元件，如圖4.3所示；在中頻感應(yīng)加熱系統(tǒng)中，電容器可以提高功率因數(shù)，改善回路特性，如圖4.4所示。在電力系統(tǒng)中，電容器是功率因數(shù)的補(bǔ)償元件，如圖37電容的基本知識(shí)1

電容器的連接2

瞬態(tài)過(guò)程3技能實(shí)訓(xùn)4電容的基本知識(shí)1電容器的連接2瞬態(tài)過(guò)程3技能實(shí)訓(xùn)438第1節(jié)電容的基本知識(shí)一、電容器與電容二、電容器的符號(hào)和參數(shù)三、電容器的充電與放電四、電容器的電場(chǎng)能量第1節(jié)電容的基本知識(shí)一、電容器與電容39一、電容器與電容任何兩個(gè)被絕緣介質(zhì)隔開(kāi)而又互相靠近的導(dǎo)體，就可稱為電容器。這兩個(gè)導(dǎo)體就是電容器的兩個(gè)極板，中間的絕緣物質(zhì)稱為電容器的介質(zhì)。電容器最基本的特性是能夠儲(chǔ)存電荷。電容器所儲(chǔ)存的電荷量與兩極板間的電壓的比值是一個(gè)常數(shù)，稱為電容器的電容量，簡(jiǎn)稱電容，用字母C表示。它表示電容器儲(chǔ)存電荷的本領(lǐng)，用公式表示為

電容的單位是法拉，簡(jiǎn)稱法，用符號(hào)F表示。1μF=10–6F1pF=10–12F一、電容器與電容任何兩個(gè)被絕緣介質(zhì)隔開(kāi)而又互相40最簡(jiǎn)單的電容器是平行板電容器，平行板電容器的電容量與電介質(zhì)的介電常數(shù)及極板面積成正比，與兩極板間的距離成反比不同電介質(zhì)的介電常數(shù)是不同的，真空中的介電常數(shù)用ε0表示。實(shí)驗(yàn)證明：ε0=8.85×10–12F/m其他電介質(zhì)的介電常數(shù)是它們的介電常數(shù)與真空中的介電常數(shù)的比值，叫做某種物質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)，用εr表示最簡(jiǎn)單的電容器是平行板電容器，平行板電容器的電41第4單元--電容課件42二、電容器的符號(hào)和參數(shù)1．電容器的符號(hào)2．電容器的參數(shù)（1）額定工作電壓。電容器的額定工作電壓一般稱為耐壓，是電容器能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作，并能保證電介質(zhì)性能良好的直流電壓的數(shù)值。（2）標(biāo)稱容量和允許誤差。電容器的標(biāo)稱容量是指標(biāo)注在電容器上的電容。電容器的允許誤差，按其精度可分為±1%（00級(jí)）、±2%（0級(jí)）、±5%（Ⅰ級(jí)）、±10%（Ⅱ級(jí)）和±20%（Ⅲ級(jí)）5級(jí)（不包括電解電容器）。二、電容器的符號(hào)和參數(shù)1．電容器的符號(hào)2．電容器的參數(shù)（1）43三、電容器的充電與放電做一做電容器充電、放電實(shí)驗(yàn)電路如圖4.7所示。三、電容器的充電與放電做一做電容器充電、放電實(shí)驗(yàn)電路如圖4.44電容器是一種儲(chǔ)能元件2.電容器能夠隔直流、通交流電容器是一種儲(chǔ)能元件45四、電容器的電場(chǎng)能量電容器充電時(shí)所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能為工程應(yīng)用

超級(jí)電容器又稱超大容量電容器、金電容、黃金電容、儲(chǔ)能電容、法拉電容、電化學(xué)電容器或雙電層電容器（ElectricDoubleLayerCapacitors，EDLC），是靠極化電解液來(lái)存儲(chǔ)電能的新型電化學(xué)裝置，如圖4.9（a）所示。它是近十幾年隨著材料科學(xué)的突破而出現(xiàn)的新型功率型儲(chǔ)能元件，其批量生產(chǎn)不過(guò)幾年時(shí)間。同傳統(tǒng)的電容器和二次電池相比，超級(jí)電容器儲(chǔ)存電荷的能力比普通電容器高，并具有充放電速度快、效率高、對(duì)環(huán)境無(wú)污染、循環(huán)壽命長(zhǎng)、使用溫度范圍寬、安全性高等特點(diǎn)。四、電容器的電場(chǎng)能量電容器充電時(shí)所儲(chǔ)存的電場(chǎng)能為工程應(yīng)用46第4單元--電容課件47第2節(jié)電容器的連接一、電容器的串聯(lián)二、電容器的并聯(lián)第2節(jié)電容器的連接一、電容器的串聯(lián)48一、電容器的串聯(lián)將2個(gè)或2個(gè)以上的電容器首尾依次相連，中間無(wú)分支的連接方式叫做電容器的串聯(lián)，如圖4.10所示。一、電容器的串聯(lián)將2個(gè)或2個(gè)以上的電容器首491.電量特點(diǎn)Q=Q1=Q22.電壓特點(diǎn)U=U1+U23.電容特點(diǎn)4.電壓分配C1U1=C2U2提示：電容器串聯(lián)電路的電容特點(diǎn)與電阻并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)類似，實(shí)際應(yīng)用中要加以區(qū)別。當(dāng)有n個(gè)等值電容器串聯(lián)時(shí)，其等效電容為。1.電量特點(diǎn)提示：電容器串聯(lián)電路的電容特點(diǎn)與50二、電容器的并聯(lián)將2個(gè)或2個(gè)以上電容器接在相同的兩點(diǎn)之間的連接方式叫做電容器的并聯(lián)，如圖4.12所示。二、電容器的并聯(lián)將2個(gè)或2個(gè)以上電容器接在511.電壓特點(diǎn)U=U1=U22.電量特點(diǎn)Q=Q1+Q23.電容特點(diǎn)C=C1+C2提示：當(dāng)n個(gè)等值電容器并聯(lián)時(shí)，其等效電容為C=nC0。1.電壓特點(diǎn)提示：52*第3節(jié)瞬態(tài)過(guò)程一、瞬態(tài)過(guò)程二、換路定律三、RC電路的瞬態(tài)過(guò)程四、時(shí)間常數(shù)*第3節(jié)瞬態(tài)過(guò)程一、瞬態(tài)過(guò)程53一、瞬態(tài)過(guò)程做一做在如圖4.14所示電路中，HL1、HL2、HL3是3個(gè)完全相同的燈泡。純電阻電路不需要時(shí)間過(guò)程。燈泡HL2支路與純電感電路串聯(lián)，在開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，該支路電流從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程，即瞬態(tài)過(guò)程。燈泡HL3支路與純電容電路串聯(lián)，在開(kāi)關(guān)S閉合瞬間，該支路電流從一種穩(wěn)定狀態(tài)到另一種穩(wěn)定狀態(tài)，需要一個(gè)時(shí)間過(guò)程，即瞬態(tài)過(guò)程。能量的變化需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，電路由一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)要有一個(gè)過(guò)程，這個(gè)過(guò)程稱為瞬態(tài)過(guò)程，也叫過(guò)渡過(guò)程。一、瞬態(tài)過(guò)程做一做在如圖4.14所示電路中，HL1、HL254二、換路定律電源開(kāi)關(guān)的閉合與打開(kāi)、電路的參數(shù)變化、線路的改接等現(xiàn)象統(tǒng)稱為換路。電路換路后的瞬間，如果流過(guò)電容器的電流和電感兩端的電壓為有限值，則電容器兩端的電壓與電感上的電流都應(yīng)保持換路前的一瞬間的原數(shù)值而不能突變，電路換路后就以此為初始值連續(xù)變化直至達(dá)到新的穩(wěn)定值。這個(gè)規(guī)律稱為換路定律或換路條件。二、換路定律電源開(kāi)關(guān)的閉合與打開(kāi)、電路的參數(shù)變55三、RC電路的瞬態(tài)過(guò)程RC串聯(lián)電路接通直流電路時(shí)，充電電壓uC與充電電流i隨時(shí)間變化的曲線如圖4.15所示。三、RC電路的瞬態(tài)過(guò)程RC串聯(lián)電路接通直流56RC串聯(lián)電路短接時(shí)，放電電壓uC與放電電流i隨時(shí)間變化的曲線如圖4.16所示。RC串聯(lián)電路短接時(shí)，放電電壓uC與放電電流i57四、時(shí)間常數(shù)電阻R和電容C的乘積稱為RC電路的時(shí)間常數(shù)，用τ表示，即τ=RC四、時(shí)間常數(shù)電阻R和電容C的乘積稱為RC電58技能實(shí)訓(xùn)知識(shí)1