1、(中職）電工技術基礎與技能項目四電容的應用 課件電容的應用項目四任務一認識電容器和電容（1）理解電容的概念，掌握電容器的基礎知識。（2）了解常用電容器的種類、外形和參數。（3）掌握電容器的連接方法和特點。學習目標電容器是電路的基本元件之一。電容器用途非常廣泛，如在電子技術中，電容可以起到濾波、選頻、耦合等作用。幾種常見電容器如圖 4-1 所示。任務引入一、電容器任何兩個彼此絕緣而又相互靠近的導體，都可以看成一個電容器。電容器（簡稱電容）可以儲存電荷，它是一個儲能元件。其結構如圖 4-2 所示。被介質隔開的兩塊金屬板，稱為極板，極板通過電極與電路連接。極板間的介質常用空氣、云母、紙、塑料薄膜和陶

2、瓷等物質。圖 4-3 所示為電容器的一般表示符號。知識點常用電容器1. 固定電容固定電容的電容量是固定不變的，如圖 4-4 所示。讀一讀2. 可變電容器可變電容的電容量可在一定范圍內變動，如圖 4-5 所示。3. 半可變電容器半可變電容器也稱微調電容器，用螺釘調節金屬片之間的距離，可在很小范圍內改變它的容量（配圖、云母微調、拉線微調），如圖 4-6 所示。知識鏈接電容器的作用：耦合：用在耦合電路中的電容稱為耦合電容，在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路，起隔直流通交流作用。 濾波：用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容，在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路，濾波電容將一

3、定頻段內的信號從總信號中去除。 退耦：用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容，在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路，退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。 高頻消振：用在高頻消振電路中的電容稱為高頻消振電容，在音頻負反饋放大器中，為了消振可能出現的高頻自激，采用這種電容電路，以消除放大器可能出現的高頻嘯叫。知識鏈接諧振：用在LC諧振電路中的電容器稱為諧振電容，LC并聯和串聯諧振電路中都需這種電容電路。 旁路：用在旁路電路中的電容器稱為旁路電容，電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號，可以使用旁路電容電路，根據所去掉信號頻率不同，有全頻域（所有交流信號）旁路電容電路和高頻旁路電容電

4、路。中和：用在中和電路中的電容器稱為中和電容。在收音機高頻和中頻放大器，電視機高頻放大器中，采用這種中和電容電路，以消除自激。 定時：用在定時電路中的電容器稱為定時電容。在需要通過電容充電、放電進行時間控制的電路中使用定時電容電路，電容起控制時間常數大小的作用。 知識鏈接積分：用在積分電路中的電容器稱為積分電容。在電勢場掃描的同步分離電路中，采用這種積分電容電路，可以從場復合同步信號中取出場同步信號。 微分：用在微分電路中的電容器稱為微分電容。在觸發器電路中為了得到尖頂觸發信號，采用這種微分電容電路，以從各類（主要是矩形脈沖）信號中得到尖頂脈沖觸發信號。 補償：用在補償電路中的電容器稱為補償電

5、容，在卡座的低音補償電路中，使用這種低頻補償電容電路，以提升放音信號中的低頻信號，此外，還有高頻補償電容電路。 自舉：用在自舉電路中的電容器稱為自舉電容，常用的OTL功率放大器輸出級電路采用這種自舉電容電路，以通過正反饋的方式少量提升信號的正半周幅度。知識鏈接分頻：在分頻電路中的電容器稱為分頻電容，在音箱的揚聲器分頻電路中，使用分頻電容電路，以使高頻揚聲器工作在高頻段，中頻揚聲器工作在中頻段，低頻揚聲器工作在低頻段。 負載電容：是指與石英晶體諧振器一起決定負載諧振頻率的有效外界電容。負載電容常用的標準值有16pF、20pF、30pF、50pF和100pF。負載電容可以根據具體情況作適當的調整，

6、通過調整一般可以將諧振器的工作頻率調到標稱值。知識鏈接電容器的分類根據分析統計，電容器主要分為以下10類：1按照結構分三大類：固定電容器、可變電容器和微調電容器。 2按電解質分類：有機介質電容器、無機介質電容器、電解電容器、電熱電容器和空氣介質電容器等。 3. 按用途分有：高頻旁路、低頻旁路、濾波、調諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。 4按制造材料的不同可以分為：瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容，還有先進的聚丙烯電容等等。 5高頻旁路：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、滌綸電容器、玻璃釉電容器。知識鏈接6低頻旁路：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器。 7、濾波：鋁電解電

7、容器、紙介電容器、復合紙介電容器、液體鉭電容器。 8調諧：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。 9低耦合：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。 10小型電容：金屬化紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、聚苯乙烯電容器、固體鉭電容器、玻璃釉電容器、金屬化滌綸電容器、聚丙烯電容器、云母電容器。想一想：電容器簡稱電容，電容量也簡稱電容。它們兩個有什么區別和聯系呢？電容制造好以后，電容量就是一個定值。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多少電都不會使電容發生改變。只有當電容器兩極板間的正對面積、極板間的距離或極板間的絕緣材料變化時，電容

8、才會改變。任何兩個相鄰的導體之間、輸電線與大地之間、晶體管各電極之間都存在著電容，這種電容稱為分布電容或寄生電容。雖然它的數值較小，但有時（如高頻電路中）卻可能對線路和設備造成負面影響，需要消除。知識拓展三、電容器的主要性能指標電容器的主要性能指標有電容量、允許誤差、額定工作電壓、介電損耗和穩定性等。其中最主要的指標是電容量、允許誤差和額定工作電壓，一般直接標在電容器的外殼上，常稱為電容器的標稱值。1. 標稱容量和允許誤差成品電容器上所標明的電容值稱為標稱電容。它同電容器的實際容量之間有一定的差額，這一差額稱為允許誤差。電容器的允許誤差按其精度可分為 00 級（1%）、0 級（2%）、級（5%

9、）、級（10%）、級（20%）五個等級。2. 額定工作電壓電容器的額定工作電壓常稱為耐壓，是指電容器長時間安全工作時所能承受的最高直流電壓。它一般都標注在電容器的外殼上，如 450 V DC。電容器工作時，實際所加電壓的最大值不得超過其額定工作電壓。若超過額定工作電壓，介質的絕緣性能將受到破壞，嚴重時電容器會被擊穿，不能繼續使用（金屬膜電容和空氣介質電容除外）。若電容器兩端施加的是交流電，則所加交流電壓的最大值不能超過額定工作電壓。四、電容器的連接在實際使用中，往往會遇到耐壓不符合要求或電容量不合適的情況。這時，可將若干個電容器做適當連接，以滿足實際電路的需要。1. 電容器的串聯將幾只電容器依

10、次相連，構成中間無分支的連接方式，稱為電容器的串聯。如圖 4-7 所示。電容器串聯的特點如下：（1）串聯后的等效電容（總容量）的倒數等于各個電容量倒數之和，即（2）總電壓 U 等于每個電容器上的電壓之和，即U=U1+U2+Un 若電容 C1、C2 串聯，每只電容器上分配的電壓可以用下式計算：2. 電容器的并聯將幾只電容器接在同一對節點的連接方式稱為電容器的并聯，如圖 4-8 所示。電容器并聯的特點如下：（1）并聯后的等效電容（總容量）C 等于各個電容器的容量之和，即 C=C1+C2+ +Cn （2）每個電容器兩端承受的電壓相等，且等于電源電壓 U，即 U=U1=U2=Un 例 4-1有兩只電容

11、器，C1=2 F，C2=8 F，額定工作電壓 U1=160 V，U2=250 V。如圖 4-9 所示，若將它們串聯后接在 300 V 的直流電源上使用，求等效電容量和每只電容器上分配的電壓，并說明這樣使用是否安全。解：（1）串聯等效電容（3）由于 C1 實際分配電壓為 240 V，高于其額定工作電壓 160 V，所以 C1 將被擊穿。C1 被擊穿后，迫使 C2 承受全部的電源電壓 300 V，C2 也很快被擊穿。所以這樣使用不安全。要點回顧（4）電容器的串聯。將幾只電容器一次相連，構成中間無分支的連接方式，稱為電容器的串聯。串聯電容器的特點是： 串聯后的等效電容（總容量）的倒數等于各個電容量倒

12、數之和，即 總電壓 U 等于每個電容器上的電壓之和：U=U1+U2+ +Un（5）電容器的并聯。將幾只電容器接在同一對節點的連接方式，稱為電容器的并聯。并聯電容器的特點是： 并聯后的等效電容（總容量）C 等于各個電容器的容量之和：C=C1+C2+ +Cn 每個電容器兩端承受的電壓相等，并等于電源電壓 U ： U=U1=U2= =Un1. 判斷題（1）幾只不同容量的電容器并聯，各電容器所帶電荷均相等。 （）（2）電容器串聯后，其等效電容總是小于任一電容器的電容。 （）（3）電容器并聯后，其等效電容總是大于任一電容器的電容。 （）（4）電容量大的電容器儲存的電場能量一定多。 （）（5）平行板電容器

13、的電容量與外加電壓的大小是無關的。 （）（6）電容器的電容量隨著電荷量的多少而發生變化。 （）知識鞏固2. 填空題（1）4 個 10 V、16 F 的電容器串聯，其等效電容是 _，耐壓是 _。若將其并聯，其等效電容是 _，耐壓是 _。（2）兩個電容器，C1=10 F，U1=25 V，C2=20 F，U2=15 V。現將它們并聯接在 10 V 電源上，此時的等效電容是 _ ；該電路時允許加的最大工作電壓是 _。若將兩個電容器串聯后接到 30 V 的直流電源上，此時的等效電容是 _，該電路時允許加的最大工作電壓是 _。任務二 電容器的充放電電路的特性及測試（1）理解電容器的儲能特性。（2）掌握電容

14、器的特性。學習目標電容器之所以在電工和電子技術中得到廣泛使用，是電容器具有它自身的特點。任務引入一、電容器的充電過程圖 4-10 所示為電容器充放電實驗電路。S 為單刀雙擲開關。當 S 置于“1”時，構成充電電路，此時電源向電容器充電。知識點開始時發光二極管較亮，然后逐漸變暗，說明電路中電流在變化。從電流表 A1 可看到電流由大到小，從電壓表 V 可看到電容器兩端的電壓由小變大。經過一小段時間后，電流表指針歸零，電壓表指示的電壓值約等于電源電動勢（UC=E）。為什么電容器在充電時電流（由大變小）、電壓（由小變大）會有這種變化呢？這是因為 S 置于“1”時，電容器上沒有電荷，電容器的極板和電源之

15、間存在著較大電壓，所以開始時電流很大。隨著充電的進行，電容器極板上電荷越來越多，電容器的極板和電源之間電壓逐漸減小，電流也越來越小。當電容器的極板和電源之間電壓相等，即 UC=E 時，充電結束，電流為 0。二、電容器的放電過程如圖 4-10 所示，電容器充電結束后，把 S 置于“2”，構成電容器放電電路，此時電容器相當于一個直流電源。電容器放電時，觀察電壓表和電流表，電壓和電流都在逐漸減小，最后指向零，放電結束。為什么電容器在充電時電流（由大變小）、電壓（由大變小）會有這種變化呢？因為開始時電容器兩極板間的電壓使回路中產生電流。放電過程中，電容器兩極板間的電荷不斷中和，兩極板間電壓越來越小，電

16、路中的電流也越變越小。放電結束后，電容器兩極板上的正、負電荷全部中和，兩極板間不存在電壓，電路中的電流為零。電路中的電流是由電容器的反復充、放電形成的，而不是電荷直接通過電容器中間的絕緣介質形成的。三、電容器的特點電容器充電時，把電源的電能轉換成自身的電能，在放電時又把這個電能全部釋放出去。電容器本身只與電源進行能量交換，而不消耗電能。電容器是一個儲能元件。想一想：若圖 4-10 中的直流電源換成交流電源，會出現什么現象？電容器接直流電源時，僅在開始的很短的時間內產生電流，當 UC=E 時，充電結束，電流為零，相當于電容器把直流電“隔斷”。電容器接交流電時，由于交流電的大小、方向不斷交替變化，

17、電容器反復進行充、放電。這樣就在電路中出現連續的交流電流，這就是電容器具有的通過交流電的作用，簡稱“通交”。“通交”形成的電流，是電容器反復充放電形成的，并非電荷能夠直接通過電容器的介質。知識拓展（1）電容器可以進行充、放電。（2）電容器是一個儲能元件。充電時，它把電源的電能儲存在電場中；放電時，它又將儲存的電場能量釋放出來。（3）電容器具有隔直通交的作用。要點回顧1. 填空題（1）電容器是一個 _ 元件。（2）電容器具有 _ 的作用。（3）電容器在充電過程中，充電電流逐漸 _，兩端電壓逐漸 _ ；在放電過程中，放電電流逐漸 _，兩端電壓逐漸 _。2. 電容器為什么能阻止直流電通過？又為什么允

18、許交流電通過？知識鞏固知識鏈接1. 檢測10pF以下的小電容：因10pF以下的固定電容器容量太小，用萬用表進行測量，只能定性的檢查其是否有漏電，內部短路或擊穿現象。測量時，可選用萬用表R10k擋，用兩表筆分別任意接電容的兩個引腳，阻值應為無窮大。若測出阻值(指針向右擺動)為零，則說明電容漏電損壞或內部擊穿。 2. 檢測10PF001F固定電容器：通過判斷是否有充電現象，進而判斷其好壞。萬用表選用R1k擋。兩只三極管的值均為100以上，且穿透電流要小。可選用3DG6等型號硅三極管組成復合管。萬用表的紅和黑表筆分別與復合管的發射極e和集電極c相接。由于復合三極管的放大作用，把被測電容的充放電過程予

19、以放大，使萬用表指針擺幅度加大，從而便于觀察。 固定電容器的檢測方法知識鏈接應注意的是：在測試操作時，特別是在測較小容量的電容時，要反復調換被測電容引腳接觸A、B兩點，才能明顯地看到萬用表指針的擺動。對于001F以上的固定電容，可用萬用表的R10k擋直接測試電容器有無充電過程以及有無內部短路或漏電，并可根據指針向右擺動的幅度大小估計出電容器的容量。一、實訓目標（1）熟悉常見電容。（2）學會利用萬用表判斷電容的好壞。二、實訓器材（1）常見電容器若干。（2）萬用表 1 塊。實訓 認識和檢測電容三、實訓步驟（1）觀察認識各種電容器，并讀出各個電容器的標稱值，填寫表 4-1。（2）檢測電容器。 觀察法

20、識別電容器的極性，如圖 4-11 所示。根據電容器的外觀、標志識別。 用萬用表識別電容器。利用萬用表歐姆擋可以識別電容器的正負極性、質量好壞，如圖 4-12所示。極性的識別。將萬用表調到 R1K 或 R10K 擋，測量電容器兩引腳之間的電阻值，并記錄。將兩表筆對調再測一次，并記錄。比較兩次數值（一大一小），以阻值大的那次為準，黑表筆接觸的為正極，紅表筆接觸的為負極。質量的識別。對于容量較大的電容器，將萬用表調到歐 R1K 擋。黑表筆接電容器正極，紅表筆接電容器負極，觀察指針擺動情況，見圖 4-12。若指針向零位方向擺動，然后慢慢回擺至“”，則電容質量良好（表針擺動越大，說明電容器的容量越大）。若指針向零位