第4章 电容器及使用.docx

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第4章电容器及使用

电容器及使用

【项目描述】

电容器和电阻器、电感器是组成电路的三大基本元器件，广泛应用于电工技术领域及电子技术领域。

本章从对电容器的感性认识出发，逐步学习电容器的外观及标示、电容的基本概念、电容器的连接、电容器的充放电级及质量检测。

其中，电容器的充放电级质量检测与实践联系最为紧密，是本章的重点，并通过实训项目来强化这一重点知识。

【教学目标】

应知

1.了解常用电容器的种类、外形、符号、外壳标示；理解电容器及电容的基本概念。

2.能分析和计算电容器串联、并联后的电容及耐压，正确使用电容器的串联与并联知识解决实际应用问题。

3.理解电容器充、放电的工作特点，能正确分析充、放电的工作过程。

应会

1.能够根据电容器的外观及参数正确选用电容器。

2.能够用万用表的电阻档对较大容量电容器的质量进行检测

【项目分配】

任务一常用电容器

任务二电容器和电容

任务三电容器的连接

任务四电容器的充放电及质量检测

任务一常用电容器

【教学目标】

知识目标了解电容器种类及外形

技能目标熟练掌握电容器常用的标示方法。

情感目标养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。

【教学重点】

电容器常用的标示方法

【教学难点】

电容器常用的标示方法

【教学过程】

（一）明确项目任务电容器常用的标示方法

（二）制定项目实施计划

1.常用电容器的种类及外形

固定电容器

（1）按结构不同：

半可变电容器

可变电容器

（2）按介质分：

空气、云母、陶瓷、纸介质、铝电解质、金属氧化膜

（3）按有无极性：

有极性、无极性

2.电容器外壳上的常见标示

（1）参数表示

电容器的参数主要有额定工作电压、标称容量和允许误差。

常用的标示方法有直标法、文字符号标示法、3位数字法和色环标示法。

（a）直标法

直标法就是直接用文字和阿拉伯数字在电容器的外壳上标出电容器主要参数及技术指标的方法。

如空调压缩机电容器上的标示方法就是直标法

当不标单位是：

凡不带小数点的整数，其单位是pF，如3300表示3300pF；凡带小数的数，其单位是μF，如0.1表示0.1μF。

（b）文字符号表示法

用文字符号表示其电容量的单位：

F（表示F）、m（表示mF）、u（表示μF）、n（表示nF）、p（表示pF）。

如1p表示容量为1pF；4n7表示容量为4.7nF即4700pF。

（c）3位数字法

第1、二位数字为有效数字，第三位数字为倍率，单位是pF。

如103表示容量为10×103pF；223表示容量为22×103pF；若第三位数字为9，则倍率为10-1，如479表示容量为47×10-1pF。

（d）色环标示法

该表示电容器容量的方法与电阻器的色环标示法基本相同

电容器容量的允许误差可用数字和文字符号两种方法来表示：

如标示为±5%则直接表示允许误差为±5%；如标示为D、F、G、J、、K、M则表示允许误差分别是±0.5%（D）、±1%（F）、±2%（G）、±5%（J）、±10%（K）、±20%（M）。

额定工作电压一般在电容器外壳上直接进行标注。

2.极性标示

电解电容器的短引线对应端或外壳上标注为“-”的对应端都是它的负极。

（三）项目实施

学生分组识别常用的电容器

（四）作业布置

1.思考与练习4—1（p78）

五）版书设计

常用电容器

一课前导入

二导入新知

（1）常用电容器的种类及外形

（2）电容器外壳上的常见标示

三学生讨论

四小结

【课后反思】

任务二电容器和电容

【教学目标】

知识目标了解电容器的基本结构；理解电容器的电容概念及物理意义；知道平行板电容器的电容与那些因素有关

技能目标能对平行板电容器的电容量进行计算。

情感目标养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。

【教学重点】

1.电场器、电容量的概念。

2.平行板电容器的计算。

3.【教学难点】

电容器的物理意义

【教学过程】

（一）明确项目任务电容的计算

（二）制定项目实施计划

一、电容器的基本概念：

电容器内部的基本结构是一样的，都是由两个导体再间隔绝缘物质组成的。

其中的两个导体称为两个极，各自用一根金属导线引出与外电路连接。

中间的绝缘物称为电容器的介质。

二、电容

1.电容的基本概念

（1）能够存储电荷是电容器的基本特征

使电容器带电的过程称为充电。

当在电容器的两极板上加上电压时，则在两个极板上分别出现数量相等的异性电荷。

充电后的电容器就存储了一定量的电荷，从而具有了电场能量。

（2）电容的基本概念

对任何一个电容器来说，两极板间的电压都随所带电荷量的增加而增加，而且电荷量跟电压成正比，它们的比值是一个常量，但对于不同的电容器，这一比值则不同，表征了电容器的特征。

a.定义：

b.单位：

法拉F,微法μF，皮法pF,毫法mF，nF纳法

1F=103mF=106μF=109nF=1012PF

c.物理含义：

电容量是表示电容器储存电荷本领的物理量。

d.例题4-2-1

2.平行板电容器

（1）平行板电容器的电容，与平行板间的绝缘介质的介电常数成正比，与正对面积成正比，与极板间的距离成反比，即

ε—介质的介电常数F/m

s—每块极板的有效面积m2

d—两极板间距离m

（2）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改变。

只有当电容器两极板间的正对面积、间隔距离或绝缘介质（即介电常数）变化时，它的电容才改变。

3.常用电容器的图形符号

4.分布电容

必须注意到，不只是电容中才有电容，实际上任何两个导体之间都存在着电容。

3、电容器中的电场能量

当电容器充电存储了一定量的电荷后，电容器也就存储了能量，这个能量称为电场能量，为

（三）项目实施

学生分组了解电容器的结构及平行板电容器电容的计算

（四）作业布置

1.思考与练习4—2（p81）

五）版书设计

电容器和电容

一课前导入

二导入新知

（1）电容器的基本概念

（2）平行板电容器的电容

（3）电容器中的电场能量

三学生讨论

四小结

【课后反思】

任务三电容器的连接

【教学目标】

知识目标理解电容器串、并联的目的。

技能目标1.掌握电容器串联电路的特点并能熟练运用。

2.掌握电容器并联电路的特点，掌握电容器混联电路总电容量的计算。

情感目标养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。

【教学重点】

1.电容器串、并联电路的特点。

2.等效电容的概念。

【教学难点】

1.电容器串联电路中电量相等。

2.串联电路的最大安全电压的计算。

【教学过程】

（一）明确项目任务电容器串并联的相关计算

（二）制定项目实施计划

一、电容器的串联：

1.定义：

两个或两个以上的电容器联接成一个无分支电路的联接方式。

2.特点：

（1）每个电容器所带的电荷量都是相同的。

即Q1=Q2=Q3=Q

（2）总电压U等于各个电容器上的电压之和。

即U=U1+U2+U3

（3）串联后电容器总电容的倒数等于各个电容器电容的倒数之和。

（总电容小于每一个电容器的电容）；若每一个电容器的容量都相等，均为

时，总容量C为：

3.作用：

（1）串联后总容量总减小，总耐压增加；当n个相同的电容器串联后，其总耐压的大小就是每个电容器独立使用时耐压的n倍。

（2）当容量或耐压值不相同的n个电容串联后，其总耐压的大小按以下步骤计算：

第一步，根据每个电容的电容量及耐压值计算出各自允许带的电荷量大小。

第二步，取计算出的最小电荷量为串联后允许带的总电荷量。

第三步，计算出串联后的总电容。

第四步，由总电荷量与总电容计算出可外加的总电压，该总电压即电容串联后的耐压值。

例4-3-1（p82）

二、电容器的并联：

1.定义：

将几个电容器（各自具有两个极板）中的其中一个极板连在一起（对有极性电容而言则必须都是正极相连），另一个极板也连在一起（对有极性电容而言则必须都是负极相连）的连接方式。

2.特点：

（1）并联后所带的总电荷量q等于各个电容器所带电荷量之和，即Q1+Q2+Q3=Q.

（2）每个电容器所承受的电压都是相同的，即U=U1=U2=U3

（3）并联后的总电容等于每个电容器的电容之和，即C1+C2+C3=C

（三）项目实施

学生练习，教师当堂指导

（四）作业布置

1.思考与练习4—2（p83）

2.p90页计算机题第1题

五）版书设计

电容器的连接

一课前导入

二导入新知

（1）电容器串联

（2）电容器的并联

三学生讨论

四小结

【课后反思】

任务四电容器的充放电及质量检测

【教学目标】

知识目标知道电容器的充点电过程及作用。

技能目标掌握正确使用万用表对电容器进行质量检测。

情感目标养成严谨、求实、务实的的职业精神；具有良好的职业道德，团队合作精神和人际交流能力。

【教学重点】

电容器的充放电过程及质量的检测。

【教学难点】

用万用表对电容器进行质量的检测

【教学过程】

（一）明确项目任务了解电容器的充放电过程及用万用表对电容器进行质量的检测

（二）制定项目实施计划

1、电容器的充电

电容器的充电过程就是使电容器带上电荷的过程

1.充电电路及过程

充电电路见教材p84图4-4-2。

随着充电的进行，充电电流逐渐减小（可见电流表指针逐渐向左回摆），电容器上积累的电荷逐渐增多（可见电压表指针向右摆动幅度更大）。

当电容器两极板间的电压等于电源端电压时，充电过程结束，此时电压表指针的偏转角度达到最大，电流表指针回到零处。

这时，若断开电源，电容器所带电荷既不会消失，也不会中和。

2.充电结果

充电的结果是使电容器带上了电荷，体现了电容器的特征

2、电容器的放电

1.放电电路及过程

放电电路见教材p84图4-4-3。

随着电容器两极板上正负电荷的不断中和，两极板间电压随之减小（可见电压表的指针在逐渐向左回摆），电路中电流随之减小（可见电流表的指针也在逐渐向左回摆）。

当电容器两极板间的正负电荷完全中和后，两极板间的电压为零，此时电压表和电流表的指针都回到零处，放电过程结束。

2.放电结果

放电的结果是使电容器储存的电荷消失，成为不带电的状态。

3、电容器的作用

电容器具有隔直通交的作用

必须注意的是，电路中的电流是由于电容器的充放电形成的，并非电荷直接通过电容器中的介质

4、用万用表对电容器进行质量检测

用指针式万用表可以对较大容量电容器的质量进行检测

其方法是：

1.首先根据电容器容量的大小选择合适的量程。

（通常为0.01～10μF选用R×10K挡；10～100μF选用R×1K挡；100～1000μF选用R×100或R×10挡。

2.然后用表笔金属杆短接电容器的两个引脚进行放电

3.再用表笔分别接触电容器的两个引脚，若指针迅速向顺时针方向转动，然后又慢慢地退回到“∞”附近，这时指针所指的数值就是该电容器的漏电电阻值。

（1）漏电电阻值大（一般为几百到几千欧），说明电容器绝缘性能好；

（2）若漏电电阻小（几兆欧以下），表明电容器漏电严重，不能使用；

（3）如果指针在“0”附近，表明电容器击穿短路；

（4）如果指针一动不动，表明电容器开路失效。

值得注意的是，对于耐压低于9V的电容器，不能用R×10K挡来检查。

4.还可以利用漏电电阻对有极性电容器的极性进行判定：

用万用表的黑表笔接电容器的一端，红表笔接电容器的另一端，测一次漏电电阻值，对电容器放电后，红黑表笔对调再测一次漏电电阻值。

两次测量中，漏电电阻值小的一次，其黑表笔接的为负极，红表笔接的为正极。

（三）项目实施

学生分组测量，教师当堂指导

（四）作业布置

思考与练习4—4（p85）

五）版书设计

电容器的充放电及质量检测

一课前导入

二导入新知

（1）电容器的充电

（2）电容器的放电

（3）电容器的作用

（4）电容器的质量检测

三学生讨论

四小结

【课后反思】