電感器與電容器

1、1、正弦交流電的三要素？、正弦交流電的三要素？ 最大值、角頻率、初相位最大值、角頻率、初相位2、正弦交流電的三種表示方法？、正弦交流電的三種表示方法？ 解析式、波形圖、相量圖解析式、波形圖、相量圖3、超前和滯后、同相的含義？、超前和滯后、同相的含義？ 超前和滯后：交流電超前和滯后：交流電e1比另一個(gè)交流電比另一個(gè)交流電e2提前達(dá)到零值或最大值（即提前達(dá)到零值或最大值（即0），則稱(chēng)），則稱(chēng)e1超前超前e2，或，或e2滯后滯后e1 同相：兩個(gè)交流電同時(shí)達(dá)到零值或最大值，即兩者的初相位相等，同相：兩個(gè)交流電同時(shí)達(dá)到零值或最大值，即兩者的初相位相等，則稱(chēng)它們同相位，簡(jiǎn)稱(chēng)同相則稱(chēng)它們同相位，簡(jiǎn)稱(chēng)同相4、

2、相量的計(jì)算方法？、相量的計(jì)算方法？ 平行四邊形法則平行四邊形法則單相交流電路單相交流電路回顧回顧電容器通常簡(jiǎn)稱(chēng)電容器通常簡(jiǎn)稱(chēng)電容電容, ,電感器通常簡(jiǎn)稱(chēng)電感器通常簡(jiǎn)稱(chēng)電感電感, ,它們都是它們都是儲(chǔ)能元件儲(chǔ)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)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(chēng)為電容器的兩個(gè)導(dǎo)體稱(chēng)為電容器的兩個(gè)極板極板，中間的絕緣材料稱(chēng)為電容器的，中間的絕緣材料稱(chēng)為電容器的介質(zhì)介質(zhì)。一、電容器一、電容器1.1.電容器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)電容器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)電容器的基本結(jié)構(gòu)電容器的基本結(jié)構(gòu) 紙介電容器紙介電容器單相交流電路單相交流電路單相交流

3、電路單相交流電路一、電容器一、電容器1.1.電容器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)電容器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)實(shí)物實(shí)物符號(hào)符號(hào)電力電容器電解電容器單相交流電路單相交流電路一、電容器一、電容器1.1.電容器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)電容器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)實(shí)物實(shí)物符號(hào)符號(hào)金屬膜電容器滌綸電容器瓷片電容器云母電容器單相交流電路單相交流電路一、電容器一、電容器1.1.電容器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)電容器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)實(shí)物實(shí)物符號(hào)符號(hào)單連可變電容器雙連可變電容器微調(diào)電容器2.2.電容器的主要參數(shù)電容器的主要參數(shù)(1)(1)電容量電容量電容量電容量是指電容器儲(chǔ)存電荷的能力，也簡(jiǎn)稱(chēng)是指電容器儲(chǔ)存電荷的能力，也

4、簡(jiǎn)稱(chēng)電容，電容，它在數(shù)值上等它在數(shù)值上等于電容器在單位電壓作用下所儲(chǔ)存的電荷量于電容器在單位電壓作用下所儲(chǔ)存的電荷量, ,即即 電容的單位是法拉（電容的單位是法拉（F），常用的較小單位有微法（），常用的較小單位有微法（uF）和皮法（）和皮法（pF）。）。1F=106uF=1012pF單相交流電路單相交流電路一、電容器一、電容器電容是電容器的電容是電容器的固有屬性固有屬性，它只與電容器的，它只與電容器的極板正對(duì)面積極板正對(duì)面積、極板極板間距離間距離以及以及極板間電介質(zhì)的特性極板間電介質(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(wú)關(guān)。帶電多少等外部條件

5、無(wú)關(guān)。單相交流電路單相交流電路2.2.電容器的主要參數(shù)電容器的主要參數(shù)一、電容器一、電容器平行板電容器是最常見(jiàn)的電容器，設(shè)平行板電容器極板正對(duì)面積平行板電容器是最常見(jiàn)的電容器，設(shè)平行板電容器極板正對(duì)面積為為S S，兩極板間的距離為兩極板間的距離為d d，則平行板電容器的電容可按下式計(jì)算則平行板電容器的電容可按下式計(jì)算: :稱(chēng)為極板間電介質(zhì)的稱(chēng)為極板間電介質(zhì)的介電常數(shù)，介電常數(shù)，是電介質(zhì)自身的一個(gè)特性參數(shù)，是電介質(zhì)自身的一個(gè)特性參數(shù)，其單位是其單位是F/mF/m。真空中的介電常數(shù)。真空中的介電常數(shù)0 08.868.861010-12-12 F/m F/m ，某種介質(zhì)的，某種介質(zhì)的介電常數(shù)介電常數(shù)

6、與與0 0 之比稱(chēng)為該介質(zhì)的之比稱(chēng)為該介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)相對(duì)介電常數(shù), ,用用r r 表示。表示。單相交流電路單相交流電路2.2.電容器的主要參數(shù)電容器的主要參數(shù)一、電容器一、電容器(2)(2)額定電壓額定電壓電容器的電容器的額定電壓額定電壓( (也稱(chēng)也稱(chēng)耐壓耐壓) )是指是指, ,在規(guī)定溫度范圍內(nèi)在規(guī)定溫度范圍內(nèi), ,可以連續(xù)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。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。 3. 3.電容器的充電和放電電容器的充電和放電 (1) (1)電容器的充電電容器的充電電容器充電電容器充電 充電電壓曲線充電電壓曲線 充電電

7、流曲線充電電流曲線電容器的充電過(guò)程電容器的充電過(guò)程單相交流電路單相交流電路 當(dāng)開(kāi)關(guān)當(dāng)開(kāi)關(guān)S置于置于A端，電源通過(guò)電阻端，電源通過(guò)電阻R對(duì)電容器對(duì)電容器C開(kāi)始充電。起初，開(kāi)始充電。起初，充電電流充電電流ic較大，為較大，為ic=E/R，但隨著電容器，但隨著電容器C兩端電荷的不斷積累，兩端電荷的不斷積累，形成的電壓形成的電壓Uc越來(lái)越高，它阻礙了電源對(duì)電容器的充電，使充電電越來(lái)越高，它阻礙了電源對(duì)電容器的充電，使充電電流越來(lái)越小，直至為零，這時(shí)電容器兩端的電壓達(dá)到了最大值流越來(lái)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、電容器一、電容器3.3.電容器的充電和放電電容器的充電和放電(2)

8、(2)電容器的放電電容器的放電時(shí)間常數(shù)的單位單位為時(shí)間常數(shù)的單位單位為s s。 越大，充電越慢，放電也越慢越大，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)間與電容器充放電達(dá)到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間與R R 和和C C 的大小有關(guān)。的大小有關(guān)。通常用通常用R R 和和C C 的乘積來(lái)描述的乘積來(lái)描述, ,稱(chēng)為稱(chēng)為RCRC電路的電路的時(shí)間常數(shù)時(shí)間常數(shù), ,用用 表示表示, ,即即: :單相交流電路單相交流電路 當(dāng)電容器兩端充足電后，若將開(kāi)關(guān)當(dāng)電容器兩端充足電后，若將開(kāi)關(guān)S置于置于B端，電容器通過(guò)電阻端，電容器通過(guò)電阻R開(kāi)始開(kāi)始放電。起初，充電電流放電。起初，充電電流ic很大，為很大，為ic

9、=E/R，但隨著電容器，但隨著電容器C兩端電荷的不斷兩端電荷的不斷減少，形成的電壓減少，形成的電壓Uc越來(lái)越底，直至為零，這時(shí)電容器兩端的電壓也為零。越來(lái)越底，直至為零，這時(shí)電容器兩端的電壓也為零。一、電容器一、電容器4.4.容抗容抗當(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，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(duì)交流電也會(huì)有阻礙作用，我們把電容對(duì)交流電的阻礙作用電容器對(duì)交流電也會(huì)有阻礙作用，我們把電容對(duì)交流電的阻礙作用稱(chēng)為稱(chēng)為容抗，容抗，用用X XC C 表示，容抗的單位也是歐姆（表示，容抗的單位也是歐姆（）。單相交流電路單相交流電路一、電容器一、電容器

10、容抗的計(jì)算式為容抗的計(jì)算式為電容的容抗與頻率的關(guān)系可以簡(jiǎn)單概括為：電容的容抗與頻率的關(guān)系可以簡(jiǎn)單概括為：隔直流，通交隔直流，通交流，阻低頻，通高頻流，阻低頻，通高頻。因此電容也被稱(chēng)為。因此電容也被稱(chēng)為高通元件高通元件。 例題：分別求出例題：分別求出100pF的電容器對(duì)頻率是的電容器對(duì)頻率是106Hz的高的高頻電流和頻電流和50Hz的工頻電流的容抗。（習(xí)題冊(cè)的工頻電流的容抗。（習(xí)題冊(cè)P50）單相交流電路單相交流電路5.5.電容器的連接電容器的連接(1)(1)電容器的串聯(lián)電容器的串聯(lián) 電容器串聯(lián)電容器串聯(lián) 如圖所示，三個(gè)電容器串聯(lián)，當(dāng)直流電壓給電容器充電，如圖所示，三個(gè)電容器串聯(lián)，當(dāng)直流電壓給電容

11、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。則各個(gè)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。則各個(gè)電容器的電壓分別為：電容器的電壓分別為：?jiǎn)蜗嘟涣麟娐穯蜗嘟涣麟娐芬?、電容器一、電容?.5.電容器的連接電容器的連接(1)(1)電容器的串聯(lián)電容器的串聯(lián) U=U1+U2+U3=Q（ ） 設(shè)串聯(lián)電容器的總電容為設(shè)串聯(lián)電容器的總電容為C C，因?yàn)?，因?yàn)镼/CQ/C，所以，所以 總電壓總電壓U U等于各電容器上的電壓之和，所以等于各電容器上的電壓之和，所以單相交流電路單相交流電路一、電容器一、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)之和串聯(lián)電容器總電容的倒數(shù)等于各電容器的電

12、容倒數(shù)之和。電容。電容器串聯(lián)后，相當(dāng)于增大了兩極板間的距離，所以器串聯(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)電總電容小于每個(gè)電容器的電容容器的電容。 5.5.電容器的連接電容器的連接(1)(1)電容器的串聯(lián)電容器的串聯(lián) C= C= 電容器上的電壓分別為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)算式為兩個(gè)電容器串聯(lián)，則總電容計(jì)算式為單相交流電路單相交流電路一、電容器一、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電容器分配到的電壓大。即個(gè)電容器上分配

13、的電壓和它的電容成反比。反比。 例題：三只電容器例題：三只電容器C1=9F，C2=3F，C3=18F，若將它們串聯(lián)后接到電路中，則等效電容若將它們串聯(lián)后接到電路中，則等效電容C是多少？電是多少？電量之比量之比Q1 Q2 Q3是多少？電壓之比是多少？電壓之比U1 U2 U3是多是多少？少？ 單相交流電路單相交流電路 C=(2)(2)電容器的并聯(lián)電容器的并聯(lián)單相交流電路單相交流電路5.5.電容器的連接電容器的連接一、電容器一、電容器 如圖所示，三個(gè)電容器并聯(lián)，加上電壓如圖所示，三個(gè)電容器并聯(lián)，加上電壓U U后，每個(gè)電容器的電后，每個(gè)電容器的電壓都是，如果三個(gè)電容器所帶電荷量分別為壓都是，如果三個(gè)電

14、容器所帶電荷量分別為1 1、Q Q2 2、Q Q3 3。則：。則： 1 1 =C=C1 1U U 2 2=C=C2 2U U 3 3=C=C3 3U U (2)(2)電容器的并聯(lián)電容器的并聯(lián)單相交流電路單相交流電路5.5.電容器的連接電容器的連接一、電容器一、電容器 電容器儲(chǔ)存的總電荷量等于各電容器所帶電荷量之和，即電容器儲(chǔ)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)電容器的總電容為設(shè)并聯(lián)電容器的總電容為C，因?yàn)椋驗(yàn)镼=CU，所以，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并聯(lián)電容器的總電容等于各電容器的電容之和

15、。電容器并聯(lián)。電容器并聯(lián)后，相當(dāng)于增大了兩極板的面積，所以后，相當(dāng)于增大了兩極板的面積，所以總電容大于每個(gè)電容器的總電容大于每個(gè)電容器的電容電容。1 1 =C=C1 1U U 2 2=C=C2 2U U 3 3=C=C3 3U U 單相交流電路單相交流電路 例題：將例題：將C1=20F，C2=30F的兩個(gè)電容器并的兩個(gè)電容器并聯(lián)后連接到聯(lián)后連接到100V的直流電路中，它們共帶有多少電的直流電路中，它們共帶有多少電荷量？荷量？二、電感器二、電感器1.1.電感器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)電感器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)單相交流電路單相交流電路 電感器的基本結(jié)構(gòu)是用銅導(dǎo)線繞成的圓筒狀線圈。線圈電感器的基本結(jié)構(gòu)是用銅

16、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?chē)F氧體芯的目的是能把磁感線更緊密的約束在電感的周?chē)?，最終更有效地發(fā)揮其功能。最終更有效地發(fā)揮其功能。名稱(chēng)名稱(chēng)實(shí)物實(shí)物符號(hào)符號(hào)空心電感器二、電感器二、電感器1.1.電感器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)電感器的結(jié)構(gòu)、類(lèi)型和符號(hào)單相交流電路單相交流電路名稱(chēng)名稱(chēng)實(shí)物實(shí)物符號(hào)符號(hào)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2.2.電感器的主要參數(shù)電感器的主要參數(shù)(1)(1)電感電感 電感器抗拒電流變化的能力可以用電感（即自感系數(shù)）

17、來(lái)描電感器抗拒電流變化的能力可以用電感（即自感系數(shù)）來(lái)描述，它反映了電流以述，它反映了電流以1A/s的變化速率通過(guò)電感器時(shí)，所能產(chǎn)生的的變化速率通過(guò)電感器時(shí)，所能產(chǎn)生的 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。(2)(2)品質(zhì)因數(shù)（品質(zhì)因數(shù)（ Q 值值） 衡量電感器儲(chǔ)存能量損耗率的一個(gè)物理量。衡量電感器儲(chǔ)存能量損耗率的一個(gè)物理量。Q值越高，電感器值越高，電感器儲(chǔ)存的能量損耗率越低，效率越高。品質(zhì)因數(shù)（儲(chǔ)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)，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：具體關(guān)

18、系如下： -交流電角頻率交流電角頻率 L-電感電感 R-電感器的直流電阻電感器的直流電阻單相交流電路單相交流電路二、電感器二、電感器3.3.感抗感抗電感對(duì)交流電的阻礙作用電感對(duì)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(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)時(shí)刻起著變化，在電感線圈中便不停地產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)時(shí)刻起著阻礙電流變化的作用，阻礙電流變化的作用，電感對(duì)交流電的阻礙作用稱(chēng)為電感對(duì)交流電的阻礙作用稱(chēng)為感抗，感抗，用用X XL L表示。表示。感抗的單位也是歐姆感抗的單位也是歐姆()()。感抗的計(jì)算式為感抗的計(jì)算式為線圈自感系數(shù)