電感器與電容器

關(guān)于電感器與電容器電容器通常簡稱電容,電感器通常簡稱電感,它們都是儲能元件。兩個(gè)相互絕緣又靠的很近的導(dǎo)體就組成了一個(gè)電容器。這兩個(gè)導(dǎo)體稱為電容器的兩個(gè)極板，中間的絕緣材料稱為電容器的介質(zhì)。一、電容器1.電容器的結(jié)構(gòu)、類型和符號電容器的基本結(jié)構(gòu)

紙介電容器單相交流電路第2頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相交流電路一、電容器1.電容器的結(jié)構(gòu)、類型和符號名稱實(shí)物符號電力電容器電解電容器第3頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相交流電路一、電容器1.電容器的結(jié)構(gòu)、類型和符號名稱實(shí)物符號金屬膜電容器滌綸電容器瓷片電容器云母電容器第4頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相交流電路一、電容器1.電容器的結(jié)構(gòu)、類型和符號名稱實(shí)物符號單連可變電容器雙連可變電容器微調(diào)電容器第5頁,共25頁，2024年2月25日，星期天2.電容器的主要參數(shù)(1)電容量電容量是指電容器儲存電荷的能力，也簡稱電容，它在數(shù)值上等于電容器在單位電壓作用下所儲存的電荷量,即電容的單位是法拉（F），常用的較小單位有微法（uF）和皮法（pF）。1F=106uF=1012pF單相交流電路一、電容器第6頁,共25頁，2024年2月25日，星期天電容是電容器的固有屬性，它只與電容器的極板正對面積、極板間距離以及極板間電介質(zhì)的特性有關(guān)；而與外加電壓的大小，電容器帶電多少等外部條件無關(guān)。單相交流電路2.電容器的主要參數(shù)一、電容器平行板電容器是最常見的電容器，設(shè)平行板電容器極板正對面積為S，兩極板間的距離為d，則平行板電容器的電容可按下式計(jì)算:第7頁,共25頁，2024年2月25日，星期天ε稱為極板間電介質(zhì)的介電常數(shù)，是電介質(zhì)自身的一個(gè)特性參數(shù)，其單位是F/m。真空中的介電常數(shù)ε0≈8.86×10-12F/m，某種介質(zhì)的介電常數(shù)ε與ε0之比稱為該介質(zhì)的相對介電常數(shù),用εr表示。單相交流電路2.電容器的主要參數(shù)一、電容器(2)額定電壓電容器的額定電壓(也稱耐壓)是指,在規(guī)定溫度范圍內(nèi),可以連續(xù)加在電容器上而不損壞電容器的最大直流電壓或交流電壓的有效值。第8頁,共25頁，2024年2月25日，星期天3.電容器的充電和放電(1)電容器的充電電容器充電充電電壓曲線充電電流曲線電容器的充電過程單相交流電路當(dāng)開關(guān)S置于A端，電源通過電阻R對電容器C開始充電。起初，充電電流ic較大，為ic=E/R，但隨著電容器C兩端電荷的不斷積累，形成的電壓Uc越來越高，它阻礙了電源對電容器的充電，使充電電流越來越小，直至為零，這時(shí)電容器兩端的電壓達(dá)到了最大值E。一、電容器第9頁,共25頁，2024年2月25日，星期天3.電容器的充電和放電(2)電容器的放電時(shí)間常數(shù)的單位單位為s。

τ越大，充電越慢，放電也越慢。電容器充放電達(dá)到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間與R

和C

的大小有關(guān)。通常用R

和C

的乘積來描述,稱為RC電路的時(shí)間常數(shù),用τ

表示,即:單相交流電路當(dāng)電容器兩端充足電后，若將開關(guān)S置于B端，電容器通過電阻R開始放電。起初，充電電流ic很大，為ic=E/R，但隨著電容器C兩端電荷的不斷減少，形成的電壓Uc越來越底，直至為零，這時(shí)電容器兩端的電壓也為零。一、電容器第10頁,共25頁，2024年2月25日，星期天4.容抗當(dāng)電容器外接交流電時(shí)，電源與電容器之間不斷地充電和放電，電容器對交流電也會(huì)有阻礙作用，我們把電容對交流電的阻礙作用稱為容抗，用XC表示，容抗的單位也是歐姆（Ω）。單相交流電路一、電容器容抗的計(jì)算式為電容的容抗與頻率的關(guān)系可以簡單概括為：隔直流，通交流，阻低頻，通高頻。因此電容也被稱為高通元件。第11頁,共25頁，2024年2月25日，星期天例題：分別求出100pF的電容器對頻率是106Hz的高頻電流和50Hz的工頻電流的容抗。（習(xí)題冊P50）單相交流電路第12頁,共25頁，2024年2月25日，星期天5.電容器的連接(1)電容器的串聯(lián)

電容器串聯(lián)如圖所示，三個(gè)電容器串聯(lián)，當(dāng)直流電壓Ｕ給電容器充電，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后每個(gè)電容器所帶電荷量應(yīng)相等，設(shè)為Ｑ。則各個(gè)電容器的電壓分別為：單相交流電路一、電容器第13頁,共25頁，2024年2月25日，星期天5.電容器的連接(1)電容器的串聯(lián)U=U1+U2+U3=Q（

）

設(shè)串聯(lián)電容器的總電容為C，因?yàn)椋眨絈/C，所以

總電壓U等于各電容器上的電壓之和，所以單相交流電路一、電容器

串聯(lián)電容器總電容的倒數(shù)等于各電容器的電容倒數(shù)之和。電容器串聯(lián)后，相當(dāng)于增大了兩極板間的距離，所以總電容小于每個(gè)電容器的電容。

第14頁,共25頁，2024年2月25日，星期天5.電容器的連接(1)電容器的串聯(lián)C=

電容器上的電壓分別為

兩個(gè)電容器串聯(lián)，則總電容計(jì)算式為單相交流電路一、電容器

C=電容器串聯(lián)后，電容大的電容器分配到的電壓小，電容小的電容器分配到的電壓大。即個(gè)電容器上分配的電壓和它的電容成反比。第15頁,共25頁，2024年2月25日，星期天例題：三只電容器C1=9μF，C2=3μF，C3=18μF，若將它們串聯(lián)后接到電路中，則等效電容C是多少？電量之比Q1∶Q2∶Q3是多少？電壓之比U1∶U2∶U3是多少？

單相交流電路

C=第16頁,共25頁，2024年2月25日，星期天(2)電容器的并聯(lián)單相交流電路5.電容器的連接一、電容器如圖所示，三個(gè)電容器并聯(lián)，加上電壓U后，每個(gè)電容器的電壓都是Ｕ，如果三個(gè)電容器所帶電荷量分別為Ｑ1、Q2、Q3。則：

Ｑ1=C1UＱ2=C2UＱ3=C3U第17頁,共25頁，2024年2月25日，星期天(2)電容器的并聯(lián)單相交流電路5.電容器的連接一、電容器電容器儲存的總電荷量等于各電容器所帶電荷量之和，即Q=Q1+Q2+Q3=（C1+C2+C3）U設(shè)并聯(lián)電容器的總電容為C，因?yàn)镼=CU，所以C=C1+C2+C3并聯(lián)電容器的總電容等于各電容器的電容之和。電容器并聯(lián)后，相當(dāng)于增大了兩極板的面積，所以總電容大于每個(gè)電容器的電容。Ｑ1=C1UＱ2=C2UＱ3=C3U第18頁,共25頁，2024年2月25日，星期天單相交流電路例題：將C1=20μF，C2=30μF的兩個(gè)電容器并聯(lián)后連接到100V的直流電路中，它們共帶有多少電荷量？第19頁,共25頁，2024年2月25日，星期天二、電感器1.電感器的結(jié)構(gòu)、類型和符號單相交流電路電感器的基本結(jié)構(gòu)是用銅導(dǎo)線繞成的圓筒狀線圈。線圈的內(nèi)腔有些是空的，也有些是鐵心或鐵氧體芯，加入鐵心或鐵氧體芯的目的是能把磁感線更緊密的約束在電感的周圍，最終更有效地發(fā)揮其功能。名稱實(shí)物符號空心電感器第20頁,共25頁，2024年2月25日，星期天二、電感器1.電感器的結(jié)構(gòu)、類型和符號單相交流電路名稱實(shí)物符號有磁心或鐵心的電感器微調(diào)電感器有中心抽頭的電感線圈第21頁,共25頁，2024年2月25日，星期天2.電感器的主要參數(shù)(1)電感電感器抗拒電流變化的能力可以用電感（即自感系數(shù)）來描述，它反映了電流以1A/s的變化速率通過電感器時(shí)，所能產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的大小。(2)品質(zhì)因數(shù)（

Q

值）衡量電感器儲存能量損耗率的一個(gè)物理量。Q值越高，電感器儲存的能量損耗率越低，效率越高。品質(zhì)因數(shù)（Q值）的高低與電感器的直流電阻、線圈骨架和內(nèi)芯材料以及工作頻率等有關(guān)，具體關(guān)系如下：---交流電角頻率L---電感R---電感器的直流電阻單相交流電路二、電感器第22頁,共25頁，2024年2月25日，星期天3.感抗—電感對交流電的阻礙作用將電感線圈接入交流電路中，由于交流電的大小和方向隨時(shí)都在變化，在電感線圈中便不停地產(chǎn)生自感電動(dòng)勢，自感電動(dòng)勢時(shí)刻起著阻礙電流變化的作用，電感對交流電的阻礙作用稱為感抗，用XL表示。感抗的單位也是歐姆(Ω)。感抗的計(jì)算式為線圈自感系數(shù)越大，感抗越大；交流電頻率越高，線圈感抗也