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1、- 1 -41 电容器和电容电容器和电容【学习目标】1、理解电容的概念，掌握平行板电容器电容的计算。2、了解常用电容器的分类和额定值表示方法。【主要内容】一、基础知识：1、电容器（1）电容器的概念： （2）电容器的作用： （3）常用电容器的分类： 2、电容：是描述 的物理量。（1）电容的定义： （2）电容的定义表达式： （3）电容的常用单位及其转换： （4）电容器额定参数 【例例 1】将一个电容为 6.8 F 的电容器接到电动势为 1000 V 的直流电源上，充电结束后，求电容器极板上所带的电量。3、平行板电容器（1）平行板电容器的介绍（2）平行板电容器的电容，跟 成正比，跟 成正比，跟 成反
2、比。（3）平板电容器的电容计算公式： 有关公式的几点说明：单位： 介电常数 由 决定；真空介电常数 o = 相对介电常数 r = - 2 -4、有关平行板电容器的说明（1）电容是电容器固有的性质，外界条件的改变、电容器是否带电或带电多少都不会是电容改变；（2）只有当电容器两极板的 、 或 变化才会使电容改变。【例例 2】 有一真空电容器，其电容是 8.2 F，将两极板间距离增大一倍后， 其间充满云母介质，求云母电容器的电容。【典型例题典型例题】 与与 的应用的应用qCUSCd1、一个平行板电容器始终与直流电源相连，当极板距离变大时（一个平行板电容器始终与直流电源相连，当极板距离变大时（ ）A、
3、电容 C 变大 B、电容器的带电量 Q 变大 C、极板间电压不变 D、以上都不对【分析】2、一个平行板电容器充有一定电压后，断开电源，当增大极板正对面积时（、一个平行板电容器充有一定电压后，断开电源，当增大极板正对面积时（ ）A、电容 C 变大 B、电容器的带电量 Q 变大 C、极板间电压不变 D、以上都不对【分析】3、某平行板电容器，要使两极板间的电压加倍，则采用的办法有（、某平行板电容器，要使两极板间的电压加倍，则采用的办法有（ ）A、两极板的电荷量加倍，而距离变为原来的 4 倍B、两极板的电荷量加倍，而距离变为原来的 2 倍C、两极板的电荷量减半，而距离变为原来的 4 倍D、两极板的电荷
4、量减半，而距离变为原来的 2 倍- 3 -【练习】1.一个空气介质平行板电容器,接到电压不变的直流电源上,在电容器两板中间位置插入厚度不计，面积与原极板面积相同的金属扳,如图所示，则电容器的电容及所带电量为_。 A电容增大 电量不变 B电容不变 电量不变C电容减小 电量减小 D电容减小 电量不变2平行板电容器极板间距为 d，电源电压 U=6V，闭合 K 后将极板间距减少到 d/4， 再断开 K，又恢复到 d，此时电容器极板间的电压应为 V。US -+C- 4 -4 4、2 2 电容器的连接电容器的连接【学习目标】掌握电容器串、并联的性质及其等效电容的计算。【主要内容】一、电容器的串联 把几个电
5、容器首尾相接连成一个无分支的电路，称为电容器的串联。1、串联的基本性质：设每个电容器的电容分别为C1、C2、C3，电压分别为U1、U2、U3，（1）电荷量：（2）电压：（3）总电容推导推导 1：当只有两个电容 C1、C2 串联时，总电容 C = 推导推导 2：电容值不等的电容器串联时，每个电容上分配的电压分配公式电压分配公式。推导推导 3：电容值不等的电容器串联时，每个电容上分配的电压与其电容成电压与其电容成 比比。推导推导 4：电容值不等的电容器串联时，电压之比等于电压之比等于 。- 5 -【例例 1】如图，C1 = C2 = C3 = 200 F，额定工作电压为 50 V，电源电压 U =
6、 120 V，求这组串联电容器的等效电容是多大？每只电容器两端的电压是多大？2、串联最大耐压的分析计算 （1）当电容两端的电压高于其额定电压时，电容器会被 ，此时电容器视为 。在串联电容器组中，假如电容两端的电压高于其额定电压，则首先击穿的是 电容器。（2）最大电压的选取，应以“保护小电压电容器”为底线，取所有串联电容器中额定电压最小的电压值，最为串联后电容器组的最大耐压。（3）分析计算步骤： 【例例 2 2】现有两只电容器，其中一只电容器的电容为C1 = 2 F，额定工作电压为 160 V，另一只电容器的电容为C2 = 10 F，额定工作电压为 250 V，若将这两个电容器串联起来，接在 3
7、00 V 的直流电源上，如图所示，问每只电容器上的电压是多少？这样使用是否安全？- 6 -【巩固练习】 1、有两只电容器，电容分别为 10F 和 20F。它们的额定工作电压为 25 V 和 15 V，串联后，接在 10 V 电源上。求： （1）q1、q2及 C；（2）最大允许的工作电压。2、两只电容器，其中一只为“0.25 F、250V” ，另一只为“0.5 F、300 V” ，试求：它们串联后的等效电容和耐压值。- 7 -二、 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。 1、并联的基本性质结构结构内容内容电压电压电量电量电容电容推导推导 2：电容
8、值不等的电容器并联时，每个电容上的电量分配公式电量分配公式。推导推导 3：电容值不等的电容器并联时，每个电容上分配的电量与其电容成电量与其电容成 比比。推导推导 4：电容值不等的电容器并联时，电量之比等于电量之比等于 。- 8 -【例例】 电容器 A 的电容为 30 F，充电后电压为 30 V，电容器 B 的电容为20 F，充电后电压为 15 V， （1）把它们同极性并联在一起时，总电容为多少？总电量是多少？总电压是多少？（2）把它们异极性并联在一起时，总电容为多少？总电量是多少？总电压是多少？2、电荷迁移量问题【例例】 电容器 A 的电容为 30 F，充电后电压为 30 V，电容器 B 的电
9、容为20 F，充电后电压为 15 V，把它们同极性并联在一起时，总电容为多少？总电量是多少？总电压是多少？电荷的迁移量是多少？三、电容的混联分析计算1、等效电容的分析计算（1）C1=20 F ，C2=10 F， C3=10 F，求 Cab。（2）C1=20 F ，C2=C3=C4=C5=20 F，求 Cab。- 9 -3、电压电量分析计算C1=20 F ，C2=10 F， C3=10 F，Uab=100V，试求 U1、U2、U3。- 10 -4.34.3 电容的充放电电容的充放电【学习目标】1、掌握电容器的充放电特性。2、能用万用表粗略地判别电容器质量的好坏。【主要内容】一、电容器的充电一、电
10、容器的充电充电现象分析分析1 1、充电瞬间、充电瞬间2 2、充电过程中、充电过程中3 3、充电结束、充电结束二、电容器的放电二、电容器的放电放电现象分析分析 1、放电瞬间放电瞬间2、放电过程中放电过程中3、放电结束放电结束- 11 -三、电容器充放电电流三、电容器充放电电流充放电过程中，电容器极板上储存的电荷发生了变化，电路中有电流产生。其电流大小为：强调：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并非电荷直接通过了介质。四、电容器质量的判别四、电容器质量的判别利用电容器的充放电作用，可用万用表的 档的 量程来判别较大容量电容器的质量。将万用表的表棒分别与电容器的两端接触，若
11、指针 ，则说明电容器的质量很好，漏电很小；若指针 ，说明电容器漏电严重，这时指针所指处的电阻数值即表示该电容的漏电阻值；若指针 ，说明电容器内部短路；若指针 ，则说明电容器内部可能断路。【练习】将万用表的表棒分别与电容器的两端接触，若指针偏转后又很快回到接近于起始位置的地方，则说明电容器 ；若指针回不到起始位置，停在标度盘某处，说明电容器 ；若指针偏转到零欧位置后不再回去，说明电容器 ；若指针根本不偏转，则说明电容器 。- 12 -4 4、4 4 电容器中的电场能电容器中的电场能 【学习目标】熟练计算电容器中的电场能量。 【主要内容】 1、电场能大小的计算 （1）计算公式：（2）电容器中储存的能量与 成正比，与 成正比。（3）电场能变化量公式：【练练】 电容器 A 的电容为 10 F，充电后电压为 30 V，电容器 B 的电容为 20 F，未充电，现把它们并联在一起，当电路稳定后，C1 的电场能变化了多少？2、电容器在电路中的作用当电容器两端电压增加时，电容器从电源吸收能量并储存起来；当电容器两端电压降低时，电容器便把它原来所储存的能量释放出来。即电容器本身只与电源进行能量交换，而并不损耗能量，因此电容器是一种 元件。实际的电容器由于介质漏电及其他原因，也要消耗一些能量，使电容器发热，这种能量消耗称为电容器的损耗。3、电容在电路中的分析（1）已知
