第三章電容器
電容器在三大領域的作用：
1.電力系統：改善系統的功率因數；
2.電子技術：濾波、耦合、隔直、調諧等；
3.機械加工：電火花加工
§3-1電容器與電容量
一、電容器
水桶是儲存水的容器，而電容器則是儲存電荷的容器
1.電容器是由被絕緣物質隔開的兩塊導體組成；
2.兩塊導體叫做電容器的極板；
3.兩塊導體間的絕緣物質叫做電容器的介質；
5.平行板電容器特徵：兩塊面積相同、互相平行的金屬板和填充在其間的介質；
6.符號：
二、電容量
1.不同水桶，儲存水的能力也不同，同樣，結構不同的電容器的儲存電荷的本領也不同。為了衡量之，我們引入了電容量的定義：
電容器任一極板所儲存的電荷量q與兩極板間電壓u的比值，叫做電容器的電容量，簡稱電容。
2.符號：c
3.定義式：c=q/u
4.單位：法拉，簡稱法，用字母f表示
如果在兩極板上加1v的電壓，每一極板上所儲存的電容量為1c，則其電容量為1f，常用的單位還有：uf（微法）、pf（皮法），關係為：1f=106uf=1012pf
5.決定因素：兩極板的幾何尺寸、相對位置、介質的性質
6.計算公式：c=εs/d
其中：s —每個極板的有效面積，m2；
d —兩極板間的距離，m；
ε—介質的介電常數，f/m；
c —電容量，f。
上式表明：平行板電容器與極板的相對面積成正比，與極板之間的距離成反比，並與填充在極板間的介電的介質性質有關。
7.注意：並非只有成品電容器才具有電容，事實上，任何被絕緣體隔開的兩個導體之間都具有電容，這就是分布電容。
如：輸電線之間，輸電線與地之間，電晶體各極之間，線圈的匝與匝之間。
三、主要指標
1.標稱容量：成品電容器上所標明的電容值。
2.允許誤差：實際電容量與它的標稱容量的偏差叫做誤差，這個誤差在國家標準規定的允許範圍內，稱為允許誤差。
3.耐壓：也叫做額定工作電壓，是指電容器長時間工作而不會引起介質電效能受到任何破壞的最大直流電壓值。
§3-2電容器的充電和放電
如圖，我們將開關接到2時，觀察電流錶pa2和電壓表pv的讀數都為零，所以電容器兩極板上原來沒有儲存電荷。
一、電容器的充電
開關s合向接點1：
1.現象：
①pa1的讀數：最大→減小→零
②hl：最亮→變暗→熄滅
③pv的讀數：零→增大→電源電壓u
2.分析：
3.使得電容器兩極板帶上等量而異號電荷的過程叫做電容器的充電。
二、電容器的放電
開關s合向接點2：
1.現象：
①pa2的讀數：最大→減小→零
②hl：最亮→變暗→熄滅
③pv的讀數：電源電壓u→減小→零
2.分析：
3.使得電容器兩極板所帶正負電荷中和的過程叫做電容器的放電。
三、電容器中的電流
充電時：兩極板上的電荷在不斷增加，電容器兩端的電壓不斷公升高；
放電時：兩極板上的電荷在不斷減小，電容器兩端的電壓不斷降低。
也就是說，在此過程中，電容器電路中就產生了電流，若在△t時間內，電容器極板上的電荷量變化了△q，則：
i=△q/△t=c△uc/△t
注意：電容器電路中的電流與電容器兩極板間電壓的變化率△uc/△t成正比，而不是與其兩端電壓uc成正比。
隔直：電容器僅在直流電源接通短暫瞬間發生充電過程，在電路中形成電流，充電結束後，△uc=0，則i=0，所以電容器電路中的電流為零，通常把這一作用稱為隔直。
通交：由於交流電源電壓的大小、方向都隨時間不斷變化，也就是說△uc始終不等於零，則電容器電路中就存在電流i，通常把這一作用稱為通交。
四、電容器中的電場能量
充電：電能→磁場能（儲存）
放電：磁場能→電能（釋放）
電容器是一種儲能元件：wc=0.5cu2
電阻上一種耗能元件
§3-3電容器的連線
一、電容器的串聯
1.定義：
將兩隻或兩隻以上的電容器依次連線，構成中間無分支的連線方式，叫做電容器的串聯。
2.特點：
①各電容器上所帶的電荷量相等，
即：q=q1=q2=q3=…=qn
②總電壓等於各電容器兩端的分電壓之和，
即：u=u1+u2+u3+…+un
③總容量等於各電容器的電容量的倒數之和，
即：1/c=1/c1+1/c2+1/c3+…+1/cn
④各電容器上所分配的電壓與其電容量成反比，
即：un=q/cn
3.求兩隻電容串聯後的最大安全工作電壓：
①根據每只電容器的電容量和耐壓求出它們所帶的等定電荷量；
q1n=c1u1n
q2n=c2u2n
②求出兩隻電容器串聯後的等效電容；
c=c1c2/（c1+c2）
③求出兩隻電容器串聯後的最大安全工作電壓為：
u=min（q1n，q2n）/c
例題：（略）
二、電容器的併聯
1.定義：
將兩隻或兩隻以上的電容器並列地接在相同的兩點之間連線方式，叫做電容器的併聯。
2.特點：
①每只電容器所承受的電壓等於電源電壓，
即：u=u1=u2=u3=…=un
②等效電容所儲存的電荷量等於各電容器
上所儲存的電荷量之和，
即：q=q1+q2+q3+…+qn
③總容量等於各電容器的電容量之和，
即：c=c1+c2+c3+…+cn
3.求幾隻電容併聯後的耐壓值：
取其中耐壓值最小的為最大安全工作電壓
例題：（略）
三、電容器的混聯
耐壓值不夠：串聯
電容量不夠：併聯
例題：（略）
§3-4電容器的分類和選用
一、電容器的分類
1.按其結構分為：固定電容器、可調電容器、微調電容器
2.固定電容器
定義：電容量固定不可調節的電容器稱為固定電容器。
舉例：紙介質電容器、雲母~、陶瓷~、金屬化紙介~有機薄膜~、電解~等。
3.可調電容器
定義：電容量能在較大範圍內連續調節的電容稱為可調電容器。
舉例：空氣可調電容器、聚苯乙烯可調電容器等。
4.微調電容器
定義：電容量只能在較小範圍內調節的電容稱為微調電容器。
舉例：陶瓷微調電容器、雲母微調電容器、拉線微調電容器等。
二、電容器的選用
1.滿足電效能要求，主要考慮主要效能指標；
2.電路要求和使用環境；
3.裝配的形式、體積及成本等；
4.熟悉電容器的型號及意義。
電容和電容器教案
開課教師開課班級課題教學目的 於峰學科物理開課時間2005.9.2高二 9 開課範圍課型新授課電容器 電容 1.知道什麼是電容器以及常用的電容器 2.知道電場能的概念,知道電容器充電和放電時能量的轉化 q3.理解電容器電容的概念及其定義c u,並能用來進行有關的計算 教學重點教學難點教學手段課堂引入...
電容器基礎知識
電容器的基礎知識及檢測方法 一 基礎知識 1 常用電容的結構和特點 常用的電容器按其介質材料可分為電解電容器 雲母電容器 瓷介電容器 玻璃釉電容等。表1 常用電容的結構和特點 2 主要效能指標 標稱容量和允許誤差 電容器儲存電荷的能力，常用的單位是f uf pf。電容器上標有的電容數是電容器的標稱容...
電容器簡介
一 電容器的主要效能 電容器的電氣效能一般有四個主要引數，它們是 1 標稱電容量及偏差 某乙個電容器上標有220nt，表示這個電容器的標稱電容量為220nf，實際電容量應220nf 5 之內，此處t表示容量誤差為 5 若t改為k，表示誤差為 10 改為m表示誤差為 20 2 額定電壓 電容器上還標有...