第四章电容

第四章：电容考纲要求：1．理解电容概念和决定平行板电容器电容量大小因素，并掌握它的计算公式2．掌握电容器串、并联的性质以及等效电容和安全电压的计算3．理解电容器的储能特性以及在电路中能量的转换规律电容和电容器1课时重点：该节重点是电容器的概念；及电容量的换算关系难点：是平行板电容器的计算公式知识点综述：一、电容器：1、定义：凡被绝缘介质隔开，但又相互靠近，能储存电荷的两个导体的组合。2、特性：可以充电、放电1)、充电：使电容器带电的过程叫充电。①两极板上带等量、异种电荷②充电后，两极板上带电后，两极板之间就会形成电场。2)、放电：使电容器失去电荷的过程叫放电。①用导线把电容两极接通，两极上的电荷相互中和，电容器就不带电了。②放电后，两极板间不再存在电场。二、电容：1、定义：衡量电容器储存电荷本领的物理量叫电容量；它表示电容器两极板在单位电压作用下，每个极板所储存的电荷量。2、表达式：C=Uq=Uq3、单位：法(F)，常用的单位是，F、pP，换算关系……4、C是标量，其大小完全由电容器本身条件所决定；与q及U无关。三、平行板电容器：1、从实验可以看出，电容器容量的大小，与两极板的正对面积(有效面积)S成正比，与极板间的距离d成反比，与介质常数成正比。2、表达式：C=dSdSr0上式中，0为真空中的介电常数，0=8.86×10-12F/m3、注意：不只是电容器才有电容，实际上，任何两导体之间都具有电容；一般情况下，电容值很小，它的作用可以忽略；如果传输很长，或传输的信号频率很高时，就须考虑电容器的作用；如电子仪器中，分布电容就可能给正常工作带来干扰。电容器的连接2课时重点：该节重点是电容器的串联、并联难点：电容器的串联有关计算和安全电压的计算知识点综述：一、电容器的串联：1、定义：将两个或两个以上的电容器，连接成下一个无分支电路的连接方式。2、电路（略）3、特点：1）各电容器所带的电荷量相等即：Q1=Q2=Q3……=Qn2）串联电容器的总电压等于各个电容器上的电压之和即：U=U1+U2+U3+……+Un3）电容器组的总电容量的倒数等于各个电容的倒数之和即：n321C1C1C1C1C1若两只电容串联，则C=2121CCCC4、说明：1)、电容器的串联使总容量减少，且比串各电容中，容量最小的电容量还要小，但可以获得较单个电容器要高的额定工作电压。2)、在使用过程中，要注意每个电容器分配的电压值，不要超过其额定电压值。5、电压的分配：U1=UCCC212U2=UCCC2115、例题：P55略…二、电容器的并联：定义：将两个或两个以上的电容器的正极边在一起，负极也边在一起的连接方式。2、电路（略）3、特点：1）电容器组所储存的电荷量等于各个电容器所储存的电荷量之和即：Q=Q1+Q2+Q3……+Qn2）各个电容器两端的电压相等即：U=U1=U2=U3=……=Un3）电容器组的总电容量等于各个电容器的容量之和即：C=C1+C2+C3……+Cn4)、电容器所带电荷量的分配：所带电荷量与其容量成正比：Q1∶Q2=Q1∶Q2即：Q1=QCCC211Q2=QCCC2124、说明：1)、电容器的串联使总容量增大，且比串各电容中，容量最大的电容量还要大，但当耐压值不同的电容器并联使用时，电容器组的工作电压不得大于其中电容器耐压值的最小值。2)、在使用过程中，要注意每个电容器的电压值，不要超过其额定电压值。5、例题：P55略…电容器的充电和放电3课时重点：该节重点是电容器的充电、放电过程难点：电容器充电、放电过程中，电荷量及其电压的变化知识点综述：一、电容器的充电：1、定义：电容器储存电荷(或电场能)的过程。2、过程：电路(P57略)…1)、充电开始瞬间，由于UC=0，电容器相当于短路，电容器极板和电源间存在着较大的电压，充电电流从零跳变到最大值；随后，电流逐渐减小，电容器电压不断上升；2)充电结束时，充电电流为零，且UC=E电容器中所储存的电荷量为：Q=CUC=CE3）电容器起始充电电流可以发生跳变（突变），但其两端端电压只能渐变。电容器相当于开路，在直流电路中具有“隔直通交”的作用。二、电容器的放电：1、定义：电容器释放电荷（电场能）的过程。2、过程：电路(P57略)…1)、放电开始瞬间，由于UC=E，电容器相当于“电源”，放电电流从零跳变到最大值；随着电容器极板上的正、负电荷不断中和，释放电流逐渐减小，电容器电压不断降低；2)、放电结束时，放电电流为零，且UC=0，电容器的电源作用消失。3、电容器起始放电电流可以发生跳变（突变），但其两端端电压只能渐变。三、电容器的充、放电电流：1、其中的电流是由于电容充放电所形成的，并非电荷直接通过电容器中的中介质2、充放电电流：ｉ＝ｔｑ＝CｔｕC四、电容器质量的判别：1、工具：万用表的欧姆挡（R×100或R×1K）来判别较大容量的电容器质量。2、原理：就是利用其充放电的作用来判断。3、方法：1）如果质量好，漏电流小，表笔分别与电容器两端相接，指针有一定的偏转，并很快回到接近于起始的地方2）如果漏电流大，则指针回不到起始位置，而停在标度盘的某处，这时，指针所指出的数值就是电容器的漏电流值。3）如果指针偏转到零欧姆位置后，不再回去，则说明电容器内部已短路4）如果指针根本不偏转，说明内部已断路，或容量很小，充放电电流很小不足以指针偏转。电容器中的电场能4课时重点：该节重点是电容器的充电后的电场能难点：电容器充电、放电过程中，电能的变化过程知识点综述：一、关于电容器元件：1、是储能元件，是非耗能元件。2、电容器充电后，两极板间形成电场，储存电能。二、电场能：1、ｑ＝CｕｕC则：2、电场能：Uq0W＝21ｑｕC＝21CUC2三、典型例题解析：1、对同一电容器充电时的电容C、带电ｑ、电压U之间的关系曲线图如图所示，其中正确的是（）答案正确的是A、B2、现有两只电容器，其中一只为5μF，耐压值为250V，另一只为10μF，耐压值为250V，试求它们串联后的耐压值q0U0q0Uq0ABCDCCC