1、精選優質文檔-傾情為你奉上理 論 課 授 課 教 案課程名稱電工基礎第三章 電容器審 批 簽 字授課時間2015年 月 日授課班級2015級電工班（漢）計劃課時6課時實用課時 課時教學目的與要求1. 理解電容的概念及其計算。2. 掌握電容器串、并聯的性質及等效電容的計算。3. 理解電容充放電過程中的能量轉換規律及有關計算。教學重點與難點理解電容器的充放電過程。授課類型理論課教學方法講授教具多媒體投影設備、電壓表、電流表等參考資料學生教材、參考教材及網絡圖文資料復習提問教 學 過 程 和 內 容時間分配課時分配：序號章節名稱(課題)教學時數13-1 電容器與電容223-2 電容器的選用與連接23

2、3-3 電容器的充電和放電2合計6組織教學與復習回顧1. 師生相互問好，組織學生坐端、坐好，進行上課狀態。2. 點名考勤，掌握曠課、缺課學生情況及去向。3. 準備多媒體投影，期間提示學生回顧上次課程的重、難點內容。4. 以集中提問或個別提問方式對上一節課的教學效果進行了解，同時復習。新課導入及展開講授第一節電容器和電容一、容器1結構：兩個彼此靠近又相互絕緣的導體，就構成了一個電容器。這對導體叫電容器的兩個極板。2種類：電容器按其電容量是否可變，可分為固定電容器和可變電容器，可變電容器還包括半可變電容器，它們在電路中的符號參見表4-1。表4-1 電容器在電路中的符號名稱電容器電解電容器半可變電容

3、器可 變電容器雙連可變電 容 器圖形符號固定電容器的電容量是固定不變的，它的性能和用途與兩極板間的介質有關。一般常用的介質有云母、陶瓷、金屬氧化膜、紙介質、鋁電解質等。每次課前占用約5分鐘時間第一次課教 學 過 程 和 內 容時間分配電解電容器是有正負極之分的，使用時不可將極性接反或接到交流電路中，否則會將電解電容器擊穿。電容量在一定范圍內可調的電容器叫可變電容器。半可變電容器又叫微調電容。圖4-1 常用電容器常用的電容器如圖4-1所示。 3作用：電容器是儲存和容納電荷的裝置，也是儲存電場能量的裝置。電容器每個極板上所儲存的電荷的量叫電容器的電量。將電容器兩極板分別接到電源的正負極上，使電容器

4、兩極板分別帶上等量異號電荷，這個過程叫電容器的充電過程。電容器充電后，極板間有電場和電壓。用一根導線將電容器兩極板相連，兩極板上正負電荷中和，電容器失去電量，這個過程稱為電容器的放電過程。4平行板電容器：由兩塊相互平行、靠得很近、彼此絕緣的金屬板所組成的電容器，叫平行板電容器。是一種最簡單的電容器。圖4-2給出了平板電容器的示意圖。二、電容1電容C如圖4-2所示，當電容器極板上所帶的電量Q增加或減少時，兩極板間的電壓U也隨之增加或減少，但Q與U的比值是一個恒量，不同的電容器，Q/U的值不同。 圖4-2 平行板電容器電容器所帶電量與兩極板間電壓之比，稱為電容器的電容電容反映了電容器儲存電荷能力的

5、大小，它只與電容本身的性質有關，與電容器所帶的電量及電容器兩極板間的電壓無關。2單位電容的單位有法拉(F)、微法(mF)、皮法(pF)，它們之間的關系為1 F = 10 6 mF = 10 12 pF三、平行板電容器的電容圖4-2所示的平行板電容器的電容C，跟介電常數 e 成正比，跟兩極板正對的面積S成正比，跟極板間的距離成d反比，即式中介電常數 e 由介質的性質決定，單位是F/m。真空介電常數為e 0 8.86 10-12 F/m。某種介質的介電常數 e 與真空介電常數 e 0之比，叫做該介質的相對介電常數，用e r表把電容的容量單位作為一個重點，詳細講解。教 學 過 程 和 內 容時間分配

6、示，即e r = e /e 0表4-2給出了幾種常用介質的相對介電常數。表4-2 幾種常用介質的相對介電常數介質名稱相對介電常數介質名稱相對介電常數石英空氣硬橡膠酒精純水云母4.21.03.535 80 7.0聚苯乙烯三氧化二鋁無線電瓷超高頻瓷五氧化二鉭2.28.56 6.57 8.511.6 四、說明1電容是電容器的固有特性，它只與兩極板正對面積、板間距離及板間的介質有關，與電容器是否帶電、帶電多少無關。2任何兩個導體之間都存在電容。3電容器存在耐壓值，當加在電容器兩極板間的電壓大于它的額定電壓時，電容器將被擊穿。【例4-1】將一個電容為6.8 mF的電容器接到電動勢為1000 V的直流電源

7、上，充電結束后，求電容器極板上所帶的電量。解： 根據電容定義式 ，則Q = CU = 6.8 10-6 1000 = 0.0068 C 【例4-2】 有一真空電容器，其電容是8.2 mF，將兩極板間距離增大一倍后，其間充滿云母介質，求云母電容器的電容。 解：查表4-2可知云母的相對介電常數 e r = 7，則真空電容器的電容為云母電容器的電容為比較兩式可得第二節電容器的連接一、電容器的串聯把幾個電容器首尾相接連成一個無分支的電路，稱為電容器的串聯，如圖4-3所示。串聯時每個極板上的電荷量都是q。設每個電容器的電容分別為C1、C2、C3，電壓分別為U1、U2、U3，則圖4-3 電容器的串聯第二次

8、課教 學 過 程 和 內 容時間分配總電壓U等于各個電容器上的電壓之和，所以 設串聯總電容(等效電容)為C，則由，可得即：串聯電容器總電容的倒數等于各電容器電容的倒數之和。【例4-3】如圖4-3中，C1 = C2 = C3 = C0 = 200 mF，額定工作電壓為50 V，電源電壓U = 120 V，求這組串聯電容器的等效電容是多大？每只電容器兩端的電壓是多大？在此電壓下工作是否安全？圖4-4 例題4-4圖解：三只電容串聯后的等效電容為 每只電容器上所帶的電荷量為每只電容上的電壓為電容器上的電壓小于它的額定電壓，因此電容在這種情況下工作是安全的。 【例4-4】現有兩只電容器，其中一只電容器的

9、電容為C1 = 2 mF，額定工作電壓為160 V，另一只電容器的電容為C2 = 10 mF，額定工作電壓為250 V，若將這兩個電容器串聯起來，接在300 V的直流電源上，如圖4-4所示，問每只電容器上的電壓是多少？這樣使用是否安全？解：兩只電容器串聯后的等效電容為各電容的電容量為各電容器上的電壓為由于電容器C1的額定電壓是160 V，而實際加在它上面的電壓是250 V，遠大于它的額定電壓，所以電容器C1可能會被擊穿；當C1被擊穿后，300 V的電壓將全部加在C2上，這一電壓也大于它的額定電壓，因而也可能被擊穿。由此可見，這樣使用是不安全的。本題中，每個電容器允許充入的電荷量分別為為了使C1

10、上的電荷量不超過3.2 10-4 C，外加總電壓應不超過第三次課教 學 過 程 和 內 容時間分配電容值不等的電容器串聯使用時，每個電容上分配的電壓與其電容成反比。二、 電容器的并聯如圖4-5所示，把幾個電容器的一端連在一起，另一端也連在一起的連接方式，叫電容器的并聯。電容器并聯時，加在每個電容器上的電壓都相等。設電容器的電容分別為C1、C2、C3，所帶的電量分別為q1、q2、q3，則圖4-5 電容器的并聯電容器組儲存的總電量q等于各個電容器所帶電量之和，即設并聯電容器的總電容(等效電容)為C，由q = CU得 即并聯電容器的總電容等于各個電容器的電容之和。【例4-5】 電容器A的電容為10

11、mF，充電后電壓為30 V，電容器B的電容為20 mF，充電后電壓為15 V，把它們并聯在一起，其電壓是多少？解：電容器A、B連接前的帶電量分別為它們的總電荷量為并聯后的總電容為 連接后的共同電壓為 第三節電容器的充電和放電一、電容器的充電充電過程中，隨著電容器兩極板上所帶的電荷量的增加，電容器兩端電壓逐漸增大，充電電流逐漸減小，當充電結束時，電流為零，電容器兩端電壓UC = E二、電容器的放電放電過程中，隨著電容器極板上電量的減少，電容器兩端電壓逐漸減小，放電電流也第三次課教 學 過 程 和 內 容時間分配逐漸減小直至為零，此時放電過程結束。三、電容器充放電電流充放電過程中，電容器極板上儲存

12、的電荷發生了變化，電路中有電流產生。其電流大小為由，可得 。所以需要說明的是，電路中的電流是由于電容器充放電形成的，并非電荷直接通過了介質。四、電容器質量的判別利用電容器的充放電作用，可用萬用表的電阻檔來判別較大容量電容器的質量。將萬用表的表棒分別與電容器的兩端接觸，若指針偏轉后又很快回到接近于起始位置的地方，則說明電容器的質量很好，漏電很小；若指針回不到起始位置，停在標度盤某處，說明電容器漏電嚴重，這時指針所指處的電阻數值即表示該電容的漏電阻值；若指針偏轉到零歐位置后不再回去，說明電容器內部短路；若指針根本不偏轉，則說明電容器內部可能斷路。第四節電容器中的電場能量一、電容器中的電場能量1能量

13、來源電容器在充電過程中，兩極板上有電荷積累，極板間形成電場。電場具有能量，此能量是從電源吸取過來儲存在電容器中的。2儲能大小的計算圖4-6 uCq關系電容器充電時，極板上的電荷量q逐漸增加，兩板間電壓uC也在逐漸增加，電壓與電荷量成正比，即 q = CuC，如圖4-6所示。把充入電容器的總電量q分成許多小等份，每一等份的電荷量為 Dq表示在某個很短的時間內電容器極板上增加的電量，在這段時間內，可認為電容器兩端的電壓為uC，此時電源運送電荷做功為即為這段時間內電容器所儲存的能量增加的數值。當充電結束時，電容器兩極板間的電壓達到穩定值UC，此時，電容器所儲存的電場能量應為整個充電過程中電源運送電荷

14、所做的功之和，即把圖中每一小段所做的功都加起來。利用積分的方法可得式中，電容C的單位為F，電壓UC的單位為V，電荷量q的單位為C，能量的單位為J。電容器中儲存的能量與電容器的電容成正比，與電容器兩極板間電壓的平方成正比。二、電容器在電路中的作用當電容器兩端電壓增加時，電容器從電源吸收能量并儲存起來；當電容器兩端電壓降低時，電容器便把它原來所儲存的能量釋放出來。即電容器本身只與電源進行能量交換，而并不損耗能量，因此電容器是一種儲能元件。實際的電容器由于介質漏電及其他原因，也要消耗一些能量，使電容器發熱，這種能量消耗稱為電容器的損耗。教 學 過 程 和 內 容時間分配本章小結一、電容器1任何兩個相

15、互靠近有彼此絕緣的導體，都可看成是一個電容器。2平行板電容器是最簡單的電容器，是由兩塊相互絕緣，彼此靠得很近的平行金屬板組成。3電容器是儲能元件。充電時把能量儲存起來，放電時把儲存的能量釋放出去。儲存在電容器中的電場能量為若電容器極板上所儲存的電荷量不變，則電路中沒有電流流過；當電容器極板上的所帶的電量發生變化時，電路中就有電流流過，其電流大小為 4加在電容器兩端的電壓不能超過它的額定電壓，否則電容器將有可能被擊穿。二、電容1電容器所帶的電量與它的兩極板間的電壓的比值，稱為電容器的電容。2電容是電容器的固有特性，外界條件變化、電容器是否帶電或帶電多少都不會使電容改變。平行板電容器的電容是有兩極板的正對面積、極板間距離以及兩板間的介質所決定的。即3電容反映了電容器儲存電荷的能力。三、電容器的連接1電容