3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,相识常见的电容器,理解电容器的概念及定义方法,驾驭电容的定义公式、单位,并会应用定义式进行简洁的计算。 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,知道变更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:驾驭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,试验演示法,计算机协助教学 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特别广泛。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,电容器储存了肯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实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: 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事的大小 (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:理论与试验证明,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 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、留意: (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,试验证明: =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,用表示则 (3)、并不是只有电容器才有电容,事实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:依据电容定义式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,其间充溢云母介质,求云母电容器的电容. 解:真空电容器的电容 (1) 云母电容器的电容(2) (2) 除以(1)得到 则C=8.2μF=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,试验演示法,计算机协助教学 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很多不同的规格,要合理选择和运用电容器,就必需对电容器的参数有种类有充分的相识。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,一般干脆标注在电容器外壳上。 (4)、假如把电容器连接到沟通电路中,必需保证电容器的工作工作电压不低于沟通电压的最大值,否则电容器会被击,造成不行修复的永久损坏。 2、标称容量和允许误差 (1)、标称电容量是标记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,依据用途选取。 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0.1F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,电导损耗和电容全部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