电工基础第三章教案

第三章 电容器

§3－1、电容器

教学目的

1、知道电容器的概念，认识常见的电容器，理解电容器的概念及定义方法，掌握电容的定义公式、单位，并会应用定义式进行简单的计算。

2、了解影响平行板电容器电容大小的因素，了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器的电容大小的方法。

教学重、难点

教学重点:电容器的基本概念；电容的物理意义；影响平板电容器电容大小的因素。

教学难点：掌握电容器的基本概念及其组成；理解电容的物理意义；记住平板电容器电容值

的计算方法。 教学方法：类比法、讲授法，实验演示法，计算机辅助教学

教学时数：一课时授完。

教 具：多媒体课件

教学过程：

Ⅰ、复习导入：

1、复习提问：叠加定理内容与应用条件。

2、导入新课：电容器是电路的基本元件之一，在电工和电子技术中应用非常广泛。例如在电力系统中利用它可改善系统的功率因数；在电子技术中，利用它可起到滤波、耦合、隔直、调谐、旁路和选频等作用。这节课我们就来介绍电容器的基本概念。

Ⅱ、讲授新课：

一、电容器和电容

1、电容器：

(1)、电容器:指在电路中储存电场能量的元件．是由两个彼此绝缘又相隔很近的导体电极中间夹一层绝缘体（又称电介质）所构成。

(2)、电容器最基本的特性：能够存储电荷。

(3)、用途：具有“隔直通交”的特点，在电子技术中，常用于滤波、移相、旁路、信号调谐等；在电力系统中，电容器可用来提高电力系统的功率因数。

(4)、主要技术参数：电容量、允许误差、额定电压。

(5)、工作原理：把电容器的两个极板分别接到电源的正负极上，电容器的两极板间便有电压Ｕ，在电场力的作用下，自由电子定向运动，使得Ａ板带有正电荷，Ｂ板带有等量的负电荷．电荷的移动直到两极板间的电压与电源电动势成骑虎相等时为止．这样在两个极板间的介质中建立了电场，电容器储存了一定量的电荷和电场能量．

2、电容

(1)、电容量是衡量电容器储存电荷能力大小的一个物理量，简称电容，通常也用符号C 表示。

(2)、含义：电容器任一极板所储存的电荷量，与两极板间电压的比值叫电容量，简称电容。用字母C 表示。

(3)、电容定义式为：U

Q C 式中 Q ——一个极板上的电荷量，单位是库[仑]，符号为C ；

U ——两极板间的电压，单位是伏[特]，符号为V ；

C ——电容，单位是法[拉]，符号为F 。

(4)、物理意义：描述电容器容纳电荷本领的大小

(5)、单位换算：法拉，简称法，通常用符号“F”表示。

当电容器两端所加的电压为1V 时，若在任一极板上储存1C 的电荷量，则该电容器的电容量就是1F 。

实际应用常用的是较小的单位有微法（μF ）和皮法（pF ）: 1μF ＝10－6F 1pF =10-12F

二、平行板电容器

１、影响平行板电容器电容的因素：理论与实验证明，平行板电容器的电容与两极板的正对面积成正比，与两极板的距离与反比，并跟板间插入的电介质有关。

２、平行板电容器电容计算的数学表达式为

d

S C ε= 式中

ε——某种电介质的介电常数，单位是法[拉]每米，符号为F/m ；

S ——极板的有效面积，单位是平方米，符号为㎡；

d ——两极板间的距离，单位是米，符号为m ； C ——电容，单位是法[拉]，符号为F 。

３、注意：

（1）、对某一个平行板电容器而言，它的电容是一个确定值，其大小仅与电容器的极板面积大小、相对位置以及极板间的电介质有关；与两极板间电压的大小、极板所带电荷量多少无关。

（2）、不同电介质的介电常数不同，真空中的介电常数用ε0表示，实验证明：

οε＝8.85×10－12F /m 其它电介质的介电常数与真空中的介电常数的比值，叫做某种物质的相对介电常数，用τε表示οεετε=则οτεεε= （3）、并不是只有电容器才有电容，实际上任何两个导体之间都存在着电容。

【例1】将一个电容为6.８μF 的电容器接到电动势为1000V 的直流电源上,充电结束后,求电容器极板上所带的电荷量.

解:根据电容定义式C=Q/U 则Q=CU=6.8×10-6×1000=0.0068(C)

课堂练习：有一真空电容器其电容是8.2μF ,将两极板间的距离增大一倍后,其间充满云母介质,求云母电容器的电容.

解:真空电容器的电容d S C 00ε= (1) 云母电容器的电容d

S C 20εε=(2) (2)除以(1)得到20

ε=C C 则C=⨯=2702C ε8.2μF =28.7μF

Ⅲ、本课小结 1、电容器的定义与基本特性

2、电容的概念与定义公式

3、平行板电容器公式与应用.

Ⅳ、课余作业：课本P69小练习1、2、3、4.

教学后记：

§3－2、电容器的参数和种类

教学目的

1、了解电容器的参数。

2、了解电容器的种类及特点。

教学重、难点

教学重点:电容器的参数．

教学难点：电容器的种类及特点。

教学方法：类比法、讲授法，实验演示法，计算机辅助教学

教学时数：一课时授完。

教具：瓷片电容器、云母电容器、电解电容器、可调电容器、多媒体课件等。

教学过程：

Ⅰ、复习导入：

1、复习提问：电容器、电容的定义公式、平行板电容器电容公式

2、导入新课：电容器的各类繁多，不同种类电容器的性能、用途不同，同一类的电容器也有许多不同的规格，要合理选择和使用电容器，就必须对电容器的参数有种类有充分的认识。这节课我们就来了解电容器的参数和种类方面的问题。

Ⅱ、讲授新课：

一、电容器的参数

1、额定工作电压

（1）、电容器的额定工作电压是指使电容器能长时间地稳定工作，并且保证电介质性能良好的直流电压的数值。

（2）、额定工作电压一般叫耐压。

（3）、电容器上所标的电压就是工作工作电压，一般直接标注在电容器外壳上。

（4）、如果把电容器连接到交流电路中，必须保证电容器的工作工作电压不低于交流电压的最大值，否则电容器会被击，造成不可修复的永久损坏。

2、标称容量和允许误差

（1）、标称电容量是标志在电容器上的电容量。

（2）、电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差，在允许的偏差范围称精度。

精度等级与允许误差对应关系：00（01）-±1%、0（02）-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、Ⅳ-（+20%-10%）、Ⅴ-（+50%-20%）、Ⅵ-（+50%-30%）

（3）、一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级，根据用途选取。

3、绝缘电阻

（1）、直流电压加在电容上，并产生漏电电流，两者之比称为绝缘电阻。

（2）、当电容较小时，主要取决于电容的表面状态，容量〉0.1μF时，主要取决于介质的性能，绝缘电阻越小越好。

4、损耗

（1）、电容在电场作用下，在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。

（2）、各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值，电容的损耗主要由介质损耗，电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。

5、频率特性

随着频率的上升，一般电容器的电容量呈现下降的规律。

二、电容器种类和选用

1、常用的各种电容器及其符号表示：（见课本P71图3－3）

2、电容器的种类