21.电容器中的电场能量

河北经济管理学校教案

序号：1 编号：JL/JW/7.5.1.03

河北经济管理学校教案

能量又如何计算

二、讲授新课（25min）

1.电容器中电流与电压的关系

当极板间的电压变化时，极板上的电荷也随之变化，于是在电容元件中产生了电流。此电流可由下式求得

I=dq/dt =C(du/dt)

上式表明，电流的大小与方向取决于电压对时间的变化率。电压增高时，du/dt〉0，则dq/dt〉0，i〉0,极板上电荷增加，电容器充电；电压降低时，du/dt〈0，则dq/dt〈0，i〈0,极板上电荷减少，电容器反向放电。当电压不随时间变化时，du/dt=0，则I=0,这时电容元件的电流等于零，相当于开路。故电容元件有隔断直流的作用。

2.电容器的电场能量（重难点）

经数学推导，电容器中储存的电场能量为Wc=½CU²

上式中C---电容器的电容量，单位为法（F）

U---电容器两极板间的电压，单位为伏（V）

Wc--电容器中储存的电场能量，单位为焦（J）

可见，电容器两端电压一定时，电场能量和电容器的电容量成正比，所以电容量的大小反映了其储存电场能量的能力

3.电容器的特点

（1）当电容器接入直流回路时，会有一个短暂的充电过程，当正负极板都充满电荷（电容器两端电压等于电源电压时）以后，就没有电流再流动，所以说电容是隔离直流电流的。当电容器接入交流回路时，同样有一个充电过程，在电容电压等于电源电压时充电停止，随后电源电压下降，电容器开始放电。当电源电压反向升高时，电容器反向充电，随后，再反向放电。如此充放电就和交流电流真正流通一样，所以说电容可以通过交流电流的。在整流电路中就是利用电容器隔直通交的特性，让整流以后的交流成分通过电容回到电源，使输出部分不再含义交流成分。

（2）电容器是一种储能原件。电容在电路中有隔直通交和耦合作用，常用来存储和释放电荷以充当滤波器，在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互