第三章 电容与电感

第三章电容和电感

第一节电容

【教学目标】

1．了解实际电容元件，会识别电容器。

2．了解电容的概念、参数及标注，能判断电容器的好坏，了解其应用。

【教学重点】

1．会识别电容器。

2．参数识别。

3．判断电容器的好坏。

【教学难点】

判断电容器的好坏。

【一、复习】

初中物理课上学过的有关电容器的基本知识。

【二、引入新课】

通过实例（例如：照相机的闪光灯）分析，引入电容这个器件的基本知识。

【三、讲授新课】

3.1.1 电容器

1．任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体，都可以看成一个电容器，这两个导体称为电容器的两个极。

2．平行板电容器：两块靠近而且平行放置的金属板组成的电容器称为平行板电容器。

3．在电容器两个极施加电压U时，在介质中建立起电场，能量被存储在介质中，如图3.1所示。

图3.1 平行板电容器

4．充电和放电

（1）充电：把电容器的两个极板分别与电源的两个极相连，两个极板就会带上等量异种电荷，这一过程称为充电，如图3.2（a）所示。

（2）放电：用导线将电容器的两板接通，两板上的正、负电荷中和，电容器不再带电，这一过程称为放电，如图3.2（b）所示。

图3.2 电容器的充电和放电 3.1.2 电容

1．电容量：电容器所带电量Q 与它的两极板间的电压U 之比，称为电容器的电容量，简称电容，用C 表示。

U Q C （3.1） 2．电容的单位：国际单位是法[拉]（用F 表示），其他较小的单位是mF （毫法）、μF （微法）、nF （纳法）和pF （皮法）

3.1.3 平行板电容器

平行板电容器的电容量C ：

上式中，A 为极板的相对面积；d 为极板的距离；ε为介电常数。

3.1.4 电容的类型和额定值

1．电容的分类

✓ 按结构分：固定电容、可变电容、微调电容，固定电容符号、外形及实物图如图3.3所示。

可变电容、微调电容符号、外形及实物图如图3.4所示。

图3.3固定电容外形、符号及实物图

图3.4可变电容和微调电容的外形、符号及实物图

✓按介质分：有空气、云母、纸、聚苯乙烯等类型。

2．电容的额定值

（1）电容器的成品上都标明电容值、允许误差和额定电压等，这些数值统称为额定值。

（2）标称容量：电容器上所标明的电容值称为标称容量。

（3）误差及允许误差：电容器的标称容量与实际容量之间的差值称为电容器的误差。实际电容器的误差限定在允许误差范围之内，此误差称为允许误差。

（4）额定工作电压：电容器上所标明的额定工作电压通常指直流工作电压。如果在交流电路中，所加的交流电压最大值不能超过额定工作电压值，否则电容器有被击穿的危险，因此，该电压也称为击穿电压或耐压。

3．电容器的作用

（1）在电力系统中，其主要功能是改善电力系统的运行条件，提高功率因数。

（2）在电子电路中主要起获得振荡、滤波、移相、旁路、隔直、耦合等作用。

【四、小结】

1．理解电容体上所标参数的含义。

2．了解电容器的分类，会识别不同类型的电容器。

【五、习题】一、是非题：1，2，3；二、填空题：1，2；三、计算题：1。

第二节电感

【教学目标】

1．了解实际电感元件，了解电感的概念,会识别电感器。

2．能判断电感器好坏，了解其应用。

【教学重点】

1．识别电感器。

2．判断电感器好坏。

【教学难点】

判断电感器好坏。

【一、复习】

初中物理课上学过的有关电感器的基本知识。

【二、引入新课】

通过实例（例如：收音机中的振荡线圈、荧光灯中的镇流器）分析，引入电感这个器件的基本知识。

【三、讲授新课】

3.2.1 电感器

1．空心电感线圈：绕在非铁磁材料骨架上的线圈，称为空心电感线圈，常见的空心电感线圈如图3.7所示。

图3.7常见空心电感线圈

2．铁心电感线圈：在空心线圈内放置铁磁材料制作成的铁心，称为铁心电感线圈，常见的铁心电感线圈如图3.8所示。

图3.8 常见的铁心电感线圈

3.2.2 自感

1．自感现象：当导线中有电流时，在导体周围建立起磁场，而当电流大小变化时，导线中就会产生感应电动势。这种由于导体本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象，称为自感现象，产生的感应电动势称为自感电动势。

2．自感电动势的表达式： t I L E L ∆∆= （3.3） 3．影响线圈电感的因素

（1）对于不同的线圈来说，线圈越粗、越长，匝数越多、越密，它的电感就越大；

（2）有铁心的线圈的电感比没有铁心时大。

4．自感现象的优缺点

（1）自感现象在电工技术和电子技术中有广泛应用。在无线电设备中，电感线圈和电容器组成的电路用于发射无线电波；荧光灯电路中，利用镇流器的自感现象，获得点亮灯管所需的高电压，并使荧光灯正常工作。

（2）缺点：电动机、变压器的绕组电感都很大，在切断电路的瞬间，电流迅速减小，产生很强的自感电动势，这样会在开关的闸刀和固定夹片之间产生电弧，有时会烧坏开关，甚至会危及工作人员的安全。

【四、小结】

1．了解空心的电感器和铁心电感器。

2．掌握自感现象和自感电动势的计算。

【五、习题】一、是非题：4；二、填空题：3，4；三、计算题：2。