2016电工基础（机工版）授课教案：电容器中的电场能.docVIP

电工基础（机工版）授课教案 3-3 电容器的连接 3-4 电容器中的电场能 一、电容的串联 电容的串联：与电阻串联类似，将两个或两个以上的电容器，连接成一个无分支电路的连接方式。 适用情形：当单独一个电容器的耐压不能满足电路要求，而它的容量又足够大时，可将几个电容器串联起来，再接到电路中使用。 电容串联电路等效电容的计算： （式3-4） 分析：电容起串联时，等效电容C的倒数是各个电容器电容得到数之和。总电容比每个电容器的电容都小。这相当于加大了电容器两极板间的距离d，因而电容减小。 注意： （1）串联电容组中每一个电容器都带有相等的电荷量。 （2）电容器串联时电容间的关系，与电阻并联时电阻关系相似。 推广后的计算公式： 如果有n个电容器串联，可推广为 （式3-5） 当n个电容器的电容相等，均为C0时，总电容C为 （式3-6） 二电容的并联 电容的并联：把几只电容器接到两个节点之间的连接方式。 适用情形：当单独一个电容器的电容量不能满足电路的要求，而其耐压均满足电路要求时，可将几个电容器并联起来，再接到电路中使用。 电容并联时等效电容的计算： (式3-7) 分析：当电容器并联时，总电容等于各个电容之和。并联后的总电容扩大了，这种情况相当于增大了电容器极板的有效面积，使电容量增大。 注意： （1）电容器并联时，加在各个电容器上的电压是相等的。每只电容器的耐压均应大于外加电压，否则，一旦某一只电容器被击穿，整个并联电路就被短路，会对电路造成危害。 （2）电容器并联时电容间的关系，与电阻串联时电阻关系相似。 推广后的计算公式： 如果有n个电容器并联，可推广为 （式3-8） 当并联的n个电容器的电容相等，均为C0时，总电容C为 （式3-9） 三电容器的充电和放电 电容在充电过程中，电容器储存了电荷，也储存了能量；在放电过程中，电容器将正、负电荷中和，也随之放出了能量。 电容充发电过程中电路中的电流： （式3-10） 注意： （1）若电容两端加直流电，，电容器相当于开路，所以电容器具有隔直流的作用。 （2）若将交变电压加在电容两端，则电路中有交变的充发电流通过，即电容具有交流作用。 四电容器中的电场能 电容器的充放电过程，实质上是电容器与外部能量的交换过程。电容器本身不消耗能量，所以说电容器是一种储能元件。 电容器中的电场能： 式中 C——电容器的电容，单位是法[拉]，符号为F； U——电容器两极板间的电压，单位是伏[特]，符号为V； WC——电容器中的电场能，单位是焦[耳]，符号为J。 显然，在电压一定的条件下，电容越大，储存的能量越多，电容也是电容器储能本领大小的标志。 例题讲解 略。（见教材§3-3例题1，例题3，§3-4例题1 2 图3-5电容器串联电路 图3-8 电容器并联电路