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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载理 论 课 授 课 教 案课电工基础第三章电容器审 批 签 字程名称授课时间 20XX年 月 日 授课班级 20XX 级电工班（汉）方案课时 6 课时 有用课时 课时1. 懂得电容的概念及其运算；教学目的与要求 2. 把握电容器串、并联的性质及等效电容的运算；3. 懂得电容充放电过程中的能量转换规律及有关运算；教学重点与难点 懂得电容器的充放电过程；授课类型 理论课 教学方法 讲授教具 多媒体投影设备、电压表、电流表等参考资料 同学教材、参考教材及网络图文资料复习提问教 学 过 程 和 内
2、容 时间安排课时安排：序号章节名称 课题 教学时数1 3-1 电容器与电容2 2 3-2 电容器的选用与连接2 3 3-3 电容器的充电和放电2 合计6 组织教学与复习回忆1. 师生相互问好,组织同学坐端、坐好,进行上课状态；2. 点名考勤,把握旷课、缺课同学情形及去向；3. 预备多媒体投影,期间提示同学回忆上次课程的重、难点内容；4. 以集中提问或个别提问方式对上一节课的教学成效进行明白,同时复习；新课导入及绽开讲授第一节电容器和电容每 次 课 前 占用约5 分钟一、容器 1结构 ：两个彼此靠近又相互绝缘的导体,就构成了一个电容器；这对导体叫电容器时间的两个极板；2种类 ：电容器按其电容量是
3、否可变,可分为固定电容器 和可变电容器 ,可变电容器仍包括 半可变电容器 ,它们在电路中的符号参见表4-1；可 变双连可变第一次课表 4-1 电容器在电路中的符号名称电容器电解电容器半可变电容器电容器电 容 器图 形 符 号固定电容器的电容量是固定不变的,它的性能和用途与两极板间的介质有关；一般常用的介质有云母、陶瓷、金属氧化膜、纸介质、铝电解质等；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎
4、下载教 学 过 程 和 内 容 时间安排 电解电容器是有正负极之分的,使用时不行将极性接反或接到沟通电路中,否就会将 电解电容器击穿；电容量在肯定范畴内可调的电容器叫可变电容器；半可变电容器又叫 微调电容 ；常用的电容器如图 4-1 所示；图 4-1 常用电容器3作用 ：电容器是储存和容纳电荷的装置,也是储存电场能量的装置；电容器每个极 板上所储存的电荷的量叫电容器的电量；将电容器两极板分别接到电源的正负极上,使电容器两极板分别带上等量异号电荷,这个过程叫电容器的 充电过程 ；电容器充电后,极板间有电场和电压；用一根导线将电容器两极板相连,两极板上正负电荷中和,电容器失去电量,这个过 放电过程
5、 ；程称为电容器的4平行板电容器 ：由两块相互平行、靠得很近、彼此绝缘的金属板所组成的电容器,叫平行板电容器；是一种最简洁的电容器；图 二、电容 1电容 C4-2 给出了平板电容器的示意图；如图 4-2 所示,当电容器极板上所带的电量Q 增加或削减时,两极板间的电压U 也随之增加或削减,但Q 与 U 的比值是一个恒量,不同的电容器,Q/U 的值不同；电容器所带电量与两极板间电压之比,称为电容器的电容CQ U电容反映了电容器储存电荷才能的大小,它只与电容本身的性质有关,与电容器所带的电量及电容器 两极板间的电压无关；2单位F、微法 F、皮法 pF,它们之间图 4-2 平行板电容器把 电 容 的
6、容电容的单位有法拉量 单 位 作 为的关系为1 F = 10 6F = 10 12 pF 一个重点,详细讲解；三、平行板电容器的电容图 4-2 所示的平行板电容器的电容C,跟介电常数成正比,跟两极板正对的面积S 第 2 页,共 7 页 成正比,跟极板间的距离成d 反比,即r表CS d式中介电常数由介质的性质打算,单位是F/m；真空介电常数为0 8.86 1012 F/m；某种介质的介电常数与真空介电常数0之比,叫做该介质的相对介电常数 ,用细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 -
7、- - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载教 学 过 程 和 内 容 时间安排示,即r = / 0 表 4-2 给出了几种常用介质的相对介电常数；表 4-2 几种常用介质的相对介电常数四、说明介质名称相对介电常数介质名称相对介电常数石英4.2 聚苯乙烯2.2 空气1.0 三氧化二铝8.5 硬橡胶3.5 无线电瓷6 6.5 酒精35超高频瓷7 8.5 纯水80五氧化二钽11.6 云母7.0 1电容是电容器的固有特性,它只与两极板正对面积、板间距离及板间的介质有关,与电容器是否带电、带电多少无关；2任何两个导体之间都存在电容；3电容器存在耐压值,当加在电容器两极板间的
8、电压大于它的额定电压时,电容器将 被击穿；【例 4-1】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, 充电终止后, 求电容器极板上所带的电量；解： 依据电容定义式CQ,就 Q = CU = 6.8 106 1000 = 0.0068 C U【例 4-2】 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,其间布满云母介质,求云母电容器的电容；解：查表 4-2 可知云母的相对介电常数云母电容器的电容为CC1r0Sd比较两式可得2S02 dr = 7,就真空电容器的电容为C2rC17 28 . 228. 7F2其次节电容器的连接一、电容器的串联把几个电容
9、器首尾相接连成一个无分支的电路,称为电容器的串联,如图4-3 所示；其次次课串联时每个极板上的电荷量都是q；设每个电容器的电容分别为C1、C2、 C3,电压分别为U1、U2、 U3,就U1q,U2q,U3qC1C2C3图 4-3 电容器的串联细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载教 学 过 程 和 内 容 时间安排总电压 U 等于各个电容器上的电压之和,所以UU1U2U3q1C11C
10、1C2C3设串联总电容 等效电容 为 C,就由q,可得U1111CC1C2C3即：串联电容器总电容的倒数等于各电容器电容的倒数之和；【例 4-3 】如图 4-3 中, C1 = C2 = C3 = C0 = 200 F,额定工作电压为50 V ,电源电压U = 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？在此电压下工作是否安全？解：三只电容串联后的等效电容为CC020066 .67F1208103C33每只电容器上所带的电荷量为. 67106qq1q2q 3CU66每只电容上的电压为q 8 10 3U 1 U 2 U 3C 200 10 6 40 V图 4-4
11、例题 4-4 图电容器上的电压小于它的额定电压,因此电容在这种情形下工作是安全的；【例 4-4】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 ,如将这两个电容器串第三次课联起来,接在300 V 的直流电源上,如图4-4 所示,问每只电容器上的电压是多少？这样使用是否安全？解：两只电容器串联后的等效电容为CC1C222101 .67FC1C210各电容的电容量为q 1q2CU1. 671063005104C各电容器上的电压为U 1C q 11 52 1010 46 250 V4U 2C q 22
12、 10 5 1010 6 50 V由于电容器 C1 的额定电压是 160 V,而实际加在它上面的电压是 250 V,远大于它的额定电压,所以电容器 C1 可能会被击穿；当 C1 被击穿后, 300 V 的电压将全部加在 C2 上,这一电压也大于它的额定电压,因而也可能被击穿；由此可见,这样使用是担心全的；本题中,每个电容器答应充入的电荷量分别为q 121061603. 2104C 第 4 页,共 7 页 q2101062502 . 5103C为了使 C1 上的电荷量不超过3.2 104 C,外加总电压应不超过细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -
13、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备欢迎下载时间安排教 学 过 程 和 内 容U3. 2104192V1 .67106电容值不等的电容器串联使用时,每个电容上安排的电压与其电容成反比；二、 电容器的并联如图 4-5 所示,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；电容器并联时,加在每个电容器上的电压都相等；设电容器的电容分别为q1C1、C2、C3,所带的电量分别为3 Uq1、q2、q3,就电容器组储存的总电量C1 U,q2C2 U,q3Cq 等于各个电容器所带电量之和,
14、即q 1q2q3C 1C2C3 U图 4-5 电容器的并联设并联电容器的总电容等效电容 为 C,由q = CU得CC 1C2C3即并联电容器的总电容等于各个电容器的电容之和；【例 4-5】 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,充电后电压为 15 V ,把它们并联在一起,其电压是多少？解：电容器A、B 连接前的带电量分别为6303104Cq1C 1 U11010q2C2U220106153104C它们的总电荷量为qq 1q26104C并联后的总电容为CC1C23105F连接后的共同电压为第三节Uq610420VC3105电容器的充电和放电一、电
15、容器的充电第三次课充电过程中,随着电容器两极板上所带的电荷量的增加,电容器两端电压逐步增大,充电电流逐步减小,当充电终止时 二、电容器的放电,电流为零,电容器两端电压 UC = E放电过程中,随着电容器极板上电量的削减,电容器两端电压逐步减小,放电电流也细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载教 学 过 程 和 内 容 时间安排 逐步减小直至为零,此时放电过程终止；三、电容器充放电电流
16、 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 小为由qCu C,可得qCuCiquCt；所以Ciq tt需要说明的是,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；四、电容器质量的判别 利用电容器的充放电作用,可用万用表的电阻档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,如指针偏转后又很快回到接近于起始位置 的地方,就说明电容器的质量很好,漏电很小；如指针回不到起始位置,停在标度盘某处,说明电容器漏电严峻,这时指针所指处的电阻数值即表示该电容的漏电阻值；如指针偏转 到零欧位置后不再回去,说明电容器内部短路；如指针根本不偏转,
17、就说明电容器内部可 能断路；第四节 电容器中的电场能量一、电容器中的电场能量 1能量来源 电容器在充电过程中,两极板上有电荷积存,极板间形成电场；电场具有能量,此能 量是从电源吸取过来储存在电容器中的；2储能大小的运算 电容器充电时,极板上的电荷量 q 逐步增加,两板间电压 uC 也在逐步增加,电压与电 荷量成正比,即 q = CuC,如图 4-6 所示；把充入电容器的总电量 q 分成很多小等份,每一等 份的电荷量为 q 表示在某个很短的时间内电容器极板 上增加的电量,在这段时间内,可认为电容器两端的电 压为 uC,此时电源运输电荷做功为W CuCqU C,图 4-6 uCq 关系即为这段时间
18、内电容器所储存的能量增加的数值；当充电终止时,电容器两极板间的电压达到稳固值此时,电容器所储存的电场能量应为整个充电过程中电源运输电荷所做的功之和,即把图 中每一小段所做的功都加起来；利用积分的方法可得式中,电容W C1qUC1CU2 C22C 的单位为 F,电压 U C 的单位为 V,电荷量 q 的单位为 C,能量的单位为J；电容器中储存的能量与电容器的电容成正比,与电容器两极板间电压的平方成正比；二、电容器在电路中的作用 当电容器两端电压增加时,电容器从电源吸取能量并储存起来；当电容器两端电压降 低时,电容器便把它原先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,
19、因此电容器是一种储能元件；实际的电容器由于介质漏电及其他缘由,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；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载教 学 过 程 和 内 容 时间安排本 章 小 结一、电容器 1任何两个相互靠近有彼此绝缘的导体,都可看成是一个电容器；2平行板电容器是最简洁的电容器,是由两块相互绝缘,彼此靠得很近的平行金属板 组成；3电容器是储能元件；
20、充电时把能量储存起来,放电时把储存的能量释放出去；储存 在电容器中的电场能量为W C1qUC1CU2 C22如电容器极板上所储存的电荷量不变,就电路中没有电流流过；当电容器极板上的所 带的电量发生变化时,电路中就有电流流过,其电流大小为iqCuCtt4加在电容器两端的电压不能超过它的额定电压,否就电容器将有可能被击穿；二、电容 1电容器所带的电量与它的两极板间的电压的比值,称为电容器的电容；CQ U2电容是电容器的固有特性,外界条件变化、电容器是否带电或带电多少都不会使电 容转变；平行板电容器的电容是有两极板的正对面积、极板间距离以及两板间的介质所决 定的；即CSr0Sdd3电容反映了电容器储
21、存电荷的才能；三、电容器的连接 1电容器的连接方法有串联、并联和混联三种；2串联电容器的总电容的倒数等于各电容器电容的倒数之和,各电容器上的电压与它 的电容成反比；并联电容器的总电容等于各电容器电容之和；课堂练习 在课后练习题和 PPT 设置的练习题中选取练习题目,先叫个别同学上黑板试做,再集 中讲解解题思路及步骤；课程总结 对本次课程的主要内容、重点内容和难点内容进行总结,对同学们的课堂表现进行点 评；作业布置 课后练习题 1,2,3 抄原题并完整作答,以当天作业本形式交于学习委员；小结作业课 后 教 学 回 顾细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 7 页 - - - - - - - - -