第2章電 容 電 路

1、第第2章章 電電 容容 電電 路路 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 電容器的概念、結構及特點，電容器充放電過電容器的概念、結構及特點，電容器充放電過程，矩形脈沖作用下的程，矩形脈沖作用下的RC電路電路 ，正弦交流電作用下正弦交流電作用下的的RC電路電路教學重點：教學重點：RC電路電路教學難點：教學難點：交流電流作用下的交流電流作用下的RC電路電路2.1 電容器電容器2.2 矩形脈沖作用下的矩形脈沖作用下的RC電路電路 2.3 正弦交流電作用下的正弦交流電作用下的RC電路電路2.1 電容器電容器電容器由絕緣材料隔開的兩個導體組成，導體稱極板，從導體上引出的電容器由絕緣材料隔開的兩個導體組成，導體稱極板，從

2、導體上引出的導線稱電極，絕緣材料稱電介質(zhì)。如圖所示導線稱電極，絕緣材料稱電介質(zhì)。如圖所示 2.1.1 電容器的結構及特點電容器的結構及特點1. 固定電容器固定電容器（1） 電解電容器電解電容器（2） 瓷介電容器瓷介電容器（3） 有機薄膜介質(zhì)電容器有機薄膜介質(zhì)電容器 滌綸電容器滌綸電容器 聚丙烯電容器聚丙烯電容器 聚苯乙烯電容器聚苯乙烯電容器 聚四氟乙烯電容器聚四氟乙烯電容器（4） 金屬化紙介電容器金屬化紙介電容器（5） 貼片電容器貼片電容器2. 可變電容器可變電容器（1） 調(diào)諧電容器調(diào)諧電容器（2） 微調(diào)電容器微調(diào)電容器2.1.2 電容器的參數(shù)電容器的參數(shù)1. 標稱容量和允許誤差標稱容量和允許

3、誤差（1） 標稱容量：標稱電容量指電容器上標注的電容量標稱容量：標稱電容量指電容器上標注的電容量 電容量的基本單位是法拉（簡稱法），用符號電容量的基本單位是法拉（簡稱法），用符號“F”表示表示 其他單位有微法（其他單位有微法（F）、納法（）、納法（nF）、皮法（）、皮法（pF） 換算關系：換算關系： 1F1000000F 1F1000 nF 1nF1000 pF（2） 允許誤差：按其精度等級一般分為五級允許誤差：按其精度等級一般分為五級 精精 度度 等等 級級 允允 許許 誤誤 差差 符符 號號 011% F022% G 5% J10% K 20% M2. 額定工作電壓額定工作電壓 電容器的額

4、定工作電壓又稱電容器的耐壓，指電容器能長期工作而電介質(zhì)不電容器的額定工作電壓又稱電容器的耐壓，指電容器能長期工作而電介質(zhì)不損壞的直流電壓數(shù)值。損壞的直流電壓數(shù)值。3. 絕緣電阻絕緣電阻 電容器兩極之間的電阻稱絕緣電阻，又稱漏電電阻，大小是額定工作電壓下電容器兩極之間的電阻稱絕緣電阻，又稱漏電電阻，大小是額定工作電壓下的直流電壓與通過電容器的漏電流的比值。絕緣電阻越小，漏電越嚴重的直流電壓與通過電容器的漏電流的比值。絕緣電阻越小，漏電越嚴重 。4. 介質(zhì)損耗介質(zhì)損耗 電容器在電場作用下消耗的能量，通常用損耗功率和電容器的無功功率之電容器在電場作用下消耗的能量，通常用損耗功率和電容器的無功功率之比

5、，即損耗角的正切值表示。損耗角越大，電容器的損耗越大，損耗角大的比，即損耗角的正切值表示。損耗角越大，電容器的損耗越大，損耗角大的電容不適于高頻情況下工作。電容不適于高頻情況下工作。 2.1.3 電容器的型號和標號電容器的型號和標號1. 電容器的型號：電容器的型號：表表2-2 2. 電容器的標號電容器的標號 電容器的標稱容量、允許誤差（精度等級）可用數(shù)字、字母或色碼在電容器電容器的標稱容量、允許誤差（精度等級）可用數(shù)字、字母或色碼在電容器上標明，標注方法與電阻器相同上標明，標注方法與電阻器相同3. 電容器的選擇電容器的選擇 電容器有多種類型，實際應用中應根據(jù)電路的具體要求確定選用哪種電容器有多

6、種類型，實際應用中應根據(jù)電路的具體要求確定選用哪種類型的電容器。所選電容器的主要參數(shù)（容量、耐壓、精度、絕緣電阻類型的電容器。所選電容器的主要參數(shù)（容量、耐壓、精度、絕緣電阻等）要滿足電路的要求，電容器的外形尺寸也要符合電路的要求。等）要滿足電路的要求，電容器的外形尺寸也要符合電路的要求。 返回返回第一部分第二部分第三部分第四部分字母意義字母意義數(shù)字或字母意義序 號瓷介電容器云母電容器有機電容器電解電容器用數(shù)字表示序號，以區(qū)分電容器外形尺寸、標稱容量、耐壓、允許誤差等。C電容器B聚苯乙烯等非極性有機薄膜（常在“B”后再加字母區(qū)分具體材料，如“BB”為聚丙烯）1圓形非密封非密封箔式2管形非密封非

7、密封箔式3疊片密封密封燒結粉非固體4獨石密封密封燒結粉固體L滌綸等極性有機薄膜（常在“L”后再加字母區(qū)分具體材料，如“LS”為聚碳酸酯）5穿心穿心6支柱等7無極性8高壓高壓高壓C高頻瓷介9特殊特殊T低頻瓷介T疊片D鋁電解W微調(diào)A鉭電解J金屬化J金屬化紙介G高功率Y云母Y高壓返返回回2.2 矩形脈沖作用下的矩形脈沖作用下的RC電路電路 2.2.1 電容器的充電和放電電容器的充電和放電1. 電容器的充電電容器的充電（1）充電電路）充電電路（2）充電過程）充電過程a. 充電過程中，電路中有電流流過，但此電流并不是通過電容器兩極板之間的充電過程中，電路中有電流流過，但此電流并不是通過電容器兩極板之間的

8、電介質(zhì)（絕緣材料），而是電容器上下兩個極板上積累有正負電荷，正負電荷電介質(zhì)（絕緣材料），而是電容器上下兩個極板上積累有正負電荷，正負電荷的定向移動形成了電流；的定向移動形成了電流；b. 充電一開始，充電電流充電一開始，充電電流ic最大最大 ，電容器兩端電壓，電容器兩端電壓uc=0；c. 隨著電容器極板上電荷的積累，電容器兩端電壓隨著電容器極板上電荷的積累，電容器兩端電壓uc逐漸增大，電路中充電電逐漸增大，電路中充電電流流ic逐漸減??；逐漸減小；d. 當充電結束時，電容器電壓當充電結束時，電容器電壓uc趨向電源電壓趨向電源電壓E，電路中充電電流，電路中充電電流ic趨向趨向0。e. 電壓按指數(shù)規(guī)律

9、上升，電流按指數(shù)規(guī)律下降電壓按指數(shù)規(guī)律上升，電流按指數(shù)規(guī)律下降 2. 電容器的放電電容器的放電（1）放電電路）放電電路（2）放電過程）放電過程a. 放電過程中，電路中也有電流流過，但此電流也不是通過電容器兩極板之間放電過程中，電路中也有電流流過，但此電流也不是通過電容器兩極板之間的電介質(zhì)（絕緣材料），而是電容器上下兩個極板上釋放正負電荷，正負電荷的電介質(zhì)（絕緣材料），而是電容器上下兩個極板上釋放正負電荷，正負電荷的定向移動形成了電流；的定向移動形成了電流；b. 放電一開始，放電電流放電一開始，放電電流ic最小最小 ，電容器兩端電壓，電容器兩端電壓uc=E；c. 隨著電容器極板上電荷的減少，電容

10、器兩端電壓隨著電容器極板上電荷的減少，電容器兩端電壓uc逐漸減小，電路中充電電逐漸減小，電路中充電電流流ic逐漸增大；逐漸增大；d. 當充電結束時，電容器電壓當充電結束時，電容器電壓uc趨向趨向0，電路中充電電流，電路中充電電流ic趨向趨向 。e. 電壓按指數(shù)規(guī)律下降，電流按指數(shù)規(guī)律上升。電壓按指數(shù)規(guī)律下降，電流按指數(shù)規(guī)律上升。3. 時間常數(shù)時間常數(shù)（1）定義：）定義：電容器充電時，電容電壓從電容器充電時，電容電壓從0開始到所提供電源電壓的開始到所提供電源電壓的63.2%所需所需要的時間；或電容器放電時，電容電壓降到要的時間；或電容器放電時，電容電壓降到36.8%所需要的時間所需要的時間（2）

11、時間常數(shù)（）時間常數(shù)（）是用來衡量電容器充、放電的快慢）是用來衡量電容器充、放電的快慢（3）計算公式）計算公式 ： RC 單位為秒（單位為秒（s）；）； R 電容器兩端的（等效）電阻值，單位為歐（電容器兩端的（等效）電阻值，單位為歐（）；）； C 電容器的電容量，單位為法（電容器的電容量，單位為法（F）2.2.2 微分電路微分電路1. 微分電路的組成微分電路的組成電路中元件參數(shù)電路中元件參數(shù) 滿足：滿足： to 2. 電路的工作過程電路的工作過程（1） tt1期間：期間：ui0，uo0；（2） tt1時：時： uiE，uC0，uoE ；電容器；電容器C開始充電，充電很快開始充電，充電很快 （3

12、） t1tt2期間：期間： ui0，uo0。2.2.3 積分電路積分電路1. 積分電路的組成積分電路的組成電路中元件參數(shù)電路中元件參數(shù) 滿足：滿足： 5to2. 電路的工作過程電路的工作過程（1） tt1期間：期間：ui0，uo0；（2） tt1時：時： uiE，uC0，uo0 ；電容器；電容器C開始充電，充電很慢開始充電，充電很慢 （3） t1tt2期間：期間： ui0，uo按近似線性下降到按近似線性下降到0。2.2.4 電容器的串、并聯(lián)電容器的串、并聯(lián)1. 電容器的串聯(lián)電容器的串聯(lián)（1）每個電容器容量的倒數(shù)和等于總?cè)萘康牡箶?shù)，與電阻并聯(lián)類似）每個電容器容量的倒數(shù)和等于總?cè)萘康牡箶?shù)，與電阻并

13、聯(lián)類似 （2）每個電容器兩端的電壓之和等于電路的總電壓，其中電容量最小的電容器）每個電容器兩端的電壓之和等于電路的總電壓，其中電容量最小的電容器承受的電壓最大承受的電壓最大2. 電容器的并聯(lián)電容器的并聯(lián)（1）每個電容器容量的和等于總?cè)萘?，與電阻串聯(lián)類似）每個電容器容量的和等于總?cè)萘?，與電阻串聯(lián)類似 （2）每個電容器兩端的電壓相等）每個電容器兩端的電壓相等 返回返回2.3 正弦交流電作用下的正弦交流電作用下的RC電路電路2.3.1 電容電壓與電流的關系電容電壓與電流的關系1. 電容的容抗電容的容抗（1）概念：電容反抗（阻礙）電源電壓的變化，反抗作用的大小用容抗來衡）概念：電容反抗（阻礙）電源電壓

14、的變化，反抗作用的大小用容抗來衡量。電容的容抗用符號量。電容的容抗用符號XC表示，單位為歐（表示，單位為歐（）（2）公式：）公式：2. 電壓與電流的大小關系：電壓與電流的大小關系：3. 電壓與電流的相位關系：電壓與電流的相位關系：當電容電流達到最大值時，電容兩端電壓為當電容電流達到最大值時，電容兩端電壓為0；當電容兩端電壓達到最大值時，；當電容兩端電壓達到最大值時，電容電流也為電容電流也為0。電容兩端電壓與電容電流的相位關系可歸納為：。電容兩端電壓與電容電流的相位關系可歸納為：電容電流超前電容電流超前電容兩端電壓電容兩端電壓90。4. 電容的功率電容的功率（1）波形圖：）波形圖：（2）無功功率：）無功功率：定義：定義：電容電壓有效值與電流有效值的乘積，用電容電壓有效值與電流有效值的乘積，用QC表示，單位是乏（表示，單位是乏（Var） 用率來衡量電容與電源之間電能交換的規(guī)模用率來衡量電容與電源之間電能交換的規(guī)模公式：公式：2.3.2 電容性電路的應用電容性電路的應用1. RC濾波電路濾波電路（1） 低通濾波器低通濾波器（2） 高通濾波器高通濾波器2. RC耦合電路耦合電路3. RC移相電路移相電路（1） 超前移相電路超前移相電路（2） 滯后移相電路滯后移相電路（3）