第四章 电容1(DOC)
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电工技术基础与技能第四章 电容 练习题一、是非题 (2X20)1、平行板电容器的电容量与外加电压的大小是无关的。
( ) 2、电容器必须在电路中使用才会带有电荷, 故此时才会有电容量。
( ) 3、若干只不同容量的电容器并联, 各电容器所带电荷量均相等。
()4、电容量不相等的电容器串联后接在电源上,每只电容器两端的电压与它本身的电容量成反比。
( )5、电容器串联后, 其耐压总是大于其中任一电容器的耐压。
( ) 6、电容器串联后, 其等效电容总是小于任一电容器的电容量。
( ) 7、若干只电容器串联, 电容量越小的电容器所带的电荷量也越少。
( ) 8、两个 10μ F 的电容器, 耐压分别为 10V 和 20V ,则串联后总的耐压值为 30V 。
( ) 9、电容器充电时电流与电压方向一致, 电容器放电时电流和电压的方向相反。
( ) 10、电容量大的电容器储存的电场能量一定多。
()二、选择题( 2X20)1、平行板电容器在极板面积和介质一定时,如果缩小两极板之间的距离,则电容量将( )。
A. 增大B.减小C.不变D. 不能确定2、某电容器两端的电压为40V 时,它所带的电荷量是 0.2C ,若它两端的电压降到10V 时,则()。
A. 电荷量保持不变B. 电容量保持不变C. 电荷量减少一半D.电荷量减小3、一空气介质平行板电容器,充电后仍与电源保持相连,并在极板 中间放入ε r=2 的电介质,则电容器所带电荷量将( )。
A. 增加一倍B.减少一半C.保持不变D.不能确定4、电容器 C 1 和一个电容为 8μ F 的电容器 C 2 并联,总电容为电容器 C 1的 3 倍,那么电容器 C 1 的电容量是 ( )μF 。
A. 2B. 4C. 6D.85、两个电容器并联,若C 1=2C ,则 C 1、 C 2 所带电荷量 Q 1、 Q 2 的关系是 ( )。
A. Q 1= 2Q 2B. 2Q1= Q 2C. Q 1= Q 2D.不能确定 6、若将上题两电容串联,则( )。
电容器课件完整版课件一、教学内容本节课的教学内容选自人教版《物理》八年级下册,第四章第9节“电容器”。
本节课主要内容包括:电容器的概念、电容的定义及其计算公式、电容器的充放电现象以及电容器在实际生活中的应用等。
二、教学目标1. 让学生了解电容器的基本概念,理解电容的定义及其计算公式。
2. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3. 通过对电容器的学习,培养学生对物理学的兴趣和好奇心。
三、教学难点与重点重点:电容器的概念、电容的定义及其计算公式。
难点:电容器充放电现象的理解及其在实际生活中的应用。
四、教具与学具准备教具:多媒体课件、电容器模型、实验器材。
学具:笔记本、笔、课本。
五、教学过程1. 实践情景引入:通过展示手机、相机等电子产品中的电容器,让学生了解电容器在生活中的应用,激发学生的学习兴趣。
2. 概念讲解:讲解电容器的基本概念,引导学生理解电容器的作用。
3. 知识点讲解:讲解电容的定义及其计算公式,让学生掌握电容器的基本性质。
4. 例题讲解:举例讲解电容器的充放电现象,让学生通过实例深入理解电容器的工作原理。
5. 随堂练习:布置随堂练习题,让学生巩固所学知识。
6. 实验演示:进行电容器充放电实验,让学生直观地观察和理解电容器的工作原理。
7. 作业布置:布置课后作业,让学生进一步巩固所学知识。
六、板书设计板书内容主要包括:电容器的基本概念、电容的定义及其计算公式、电容器的充放电现象。
七、作业设计作业题目:1. 解释电容器的基本概念,并写出电容的定义及其计算公式。
2. 描述电容器充放电现象,并解释其原因。
3. 结合生活实例,说明电容器在实际中的应用。
答案:1. 电容器是一种能够储存电荷的装置,其电容等于电容器所储存的电荷量与电压的比值。
电容的计算公式为 C = Q/U,其中 C 表示电容,Q 表示电容器所储存的电荷量,U 表示电容器的电压。
2. 电容器充电时,正极板积累正电荷,负极板积累负电荷,电容器两端产生电压。
第四章 电容器一、概述本章主要介绍电容器的基本概念、电容器的充放电过程、电容器的联接方式及其等效计算、电容器中能量。
(一)电容器的基本概念1、在两块金属板之间充以介质就构成一个电容器。
电容器在电路中应用很广泛,如充电、放电、隔直流作用等。
衡量电容器储存电荷本领的物理量叫电容量,它是电容器的重要参数。
2、电容器种类很多,不同种类电容器的性能和用途不相同,即使相同电容器也有很多不同规格,合理选用电容器并保证电容器正常工作必须了解电容器的额定值和种类 (二)电容器的联接及其电场能量1、在实际工作中,常常遇到现成电容器所规定的容量和耐压不能满足实际工作的需要,这就要求我们必须按实际工作需要将电容器进行串联、并联和串并联或并串联。
2、电容器具有储存电荷的本领。
电容器储存电荷的过程就是电源向电容器充电的过程,也就是电源将其所储存的化学能转化为电容中电场能的过程。
二、知识要点(一)电容器的电容电容是表示电容器容纳电荷能力的物理量。
1、定义:电容器所带的电荷量和它的两极间的电位差的比值叫做电容器的电容,即UqC =式中,q 、U 、C 的单位分别用C (库)、V 和F (法拉)。
对同一个电容器,比值C 不变;对不同的电容器,比值C 则不同。
它的物理意义就在于比较不同的电容器在它们两极板的电位差相同的条件下,哪一个电容器容纳的电荷量多。
2、平行板电容器的电容由下式决定: dSC ε=使用这个公式时应注意以下几点:(1)式中S 表示两极板相互覆盖的有效面积,d 表示两极板间的距离,ε表示两极板之间电介质的介电常数。
真空的介电常数为m F /1086.8120-⨯=ε,其它介质的介电常数ε均大于0ε,ε与0ε的比值称为该介质的相对介质常数,用r ε表示,即 0εεε=r 或0εεεr =(2)公式中各量均采用国际单位,即S 的单位用m 2,d 的单位用m ,C 的单位用F 。
(3)公式dSC ε=与UqC =是不同的,前者叫做平行板电容器的电容决定式,只适用于平行板电容器,后者叫做电容器的定义式,适用于任何电容器。
第四章电容式电压互感器Capacitor Voltage Transformer第一节电容式电压互感器的应用在110kV及以上的电力系统中要采用电容式电压互感器,特别是在超高压系统中都采用电容式电压互感器,其理由如下:1 可以抑制铁磁谐振60kV及以下的电磁式电压互感器和架空线对地的分布电容可能发生并联铁磁谐振;110kV及以上的电磁式电压互感器和少油断路器断口电容(均压用)可能发生串联铁磁谐振。
电容式电压互感器本身即是一个谐振回路,XL ≈XC。
如果CVT采取阻尼措施后确认不会发生铁磁谐振,那么与系统并联运行后只是增加了振荡回路的电容,破坏了铁磁谐振发生的条件XL =XC,回路不会发生铁磁谐振。
关于铁磁谐振的理论分析,另有资料介绍。
2 载波需要高压电力系统经常通过高压输电线进行通讯。
是用耦合电容器和阻波器将高电压变成低电压,调谐成需要的各种波段,称作载波通讯。
变电站如选用电磁式电压互感器,为了载波需要,还要选用一个耦合电容器。
如选用电容式电压互感器,既可当电压互感器,又可当耦合电容器用。
显然造价低了,占地面积小了。
3 电容式电压互感器冲击电压分布均匀,绝缘强度高。
尤其是超高压电力系统用的电压互感器,电磁式绝缘结构冲击分布很不均匀,制造十分困难。
第二节电容式电压互感器的工作原理1 利用串联电容进行分压,即大的容抗上承受高电压,小的容抗上获得较低的电压。
将较低的电压施加在一个电磁装置上,通过电磁装置感应出标准规定的电压互感器的二次电压,如100/√3V,100/3V,100V。
电容式电压互感器由电容分压器和电磁单元两部分组成。
如有载波要求,电容分压器低压端还应接有载波附件。
电容式电压互感器的原理接线电路见图124。
2 电容分压器2.1 它既作电容式电压互感器的分压器用,又作载波时的耦合电容器用。
2.2 电容分压器的组成电容器元件:由绝缘介质和被它隔开的电极构成的部件。
电容器单元:有一个或多个电容器元件组装在同一外壳中并有引出端子的组装体。
4-2.5μF 电容的端电压如图示。
(1)绘出电流波形图。
(2)确定2μs t =和10μs t =时电容的储能。
解:(1)由电压波形图写出电容端电压的表达式:10 0μs 1μs10 1μs 3μs ()1040 3μs 4μs 0 4μs t t t u t t t t≤≤⎧⎪≤≤⎪=⎨-+≤≤⎪⎪≤⎩式中时间t 的单位为微秒;电压的单位为毫伏。
电容伏安关系的微分形式:50 0μs 1μs 0 1μs 3μs()()50 3μs 4μs 0 4μs t t du t i t C t dt t<<⎧⎪<<⎪==⎨-<<⎪⎪<⎩上式中时间的单位为微秒;电压的单位为毫伏;电容的单位为微法拉;电流的单位为毫安。
电容电流的波形如右图所示。
(2)电容的储能21()()2w t Cu t =,即电容储能与电容端电压的平方成正比。
当2μs t =时,电容端电压为10毫伏,故:()()22631010μs 11()5101010 2.510J 22t w t Cu ---===⨯⨯⨯⨯=⨯当10μs t =时,电容的端电压为0,故当10μs t =时电容的储能为0。
4-3.定值电流4A 从t=0开始对2F 电容充电,问:(1)10秒后电容的储能是多少100秒后电容的储能是多少设电容初始电压为0。
解:电容端电压:()()()00110422t tC C u t u i d d t C τττ+++=+==⎰⎰;()1021020V C u =⨯=; ()1002100200V C u =⨯=()()211010400J 2C w Cu ==; ()()2110010040000J 2C w Cu ==4-6.通过3mH 电感的电流波形如图示。
(1)试求电感端电压()L u t ,并绘出波形图;(2)试求电感功率()L p t ,并绘出波形图;(3)试求电感储能()L w t ,并绘出波形图。
第四章电容§4-1 电容和电容器教学目标1、知道什么是电容器以及常用的电容器2、理解电容器电容的概念及其定义C=Q/U,并能用来进行有关的计算3、知道平行板电容器的电容与那些因素有关,有什么关系课前练习一、复习1、导体对电流的作用称为电阻。
在一定温度下,电阻与、成正比,与成反比,即R= ,称为电阻定律。
2、线性电阻的伏安特性曲线是穿过的一条直线,所以线性电阻的阻值不随、的变化而变化。
二、预习1、两个彼此而又相互的导体,就构成了一个电容器。
这对导体叫电容器的两个。
2、电容器是储存和容纳的装置,也是储存电场能量的装置。
电容器所储存的电荷的量叫电容器的电量。
3、将电容器两极板分别接到电源的正负极上,使电容器两极板分别带上等量异号电荷,这个过程叫电容器的过程。
电容器充电后,极板间有电场和电压。
4、用一根导线将电容器两极板相连,两极板上正负电荷中和,电容器失去电量,这个过程称为电容器的过程。
教学过程一、电容器(是一种储存和的容器)1、结构两个彼此又的导体,就构成了一个电容器。
这对导体叫电容器的两个极板。
2、分类电容器按其电容量是否可变,可分为固定电容器和可变电容器,可变电容器还包括半可变电容器,它们在电路中的符号见下。
3、作用电容器是储存和容纳电荷的装置,也是储存电场能量的装置。
电容器每个极板上所储存的电荷的量叫电容器的电量。
4、平行板电容器由两块相互平行、靠得很近、彼此绝缘的金属板所组成的电容器,叫平行板电容器。
是一种最简单的电容器。
二、电容量(简称:电容)1、定义:电容器所带 与两极板间 之比,称为电容器的电容。
2、公式(定义式):电容反映了电容器储存电荷能力的大小,它只与电容本身的性质有关,与电容器所带的 及电容器两极板间的 无关。
3、单位法拉(F)、微法(μF)、皮法(pF),它们之间的关系为:1 F = μF = pF三、平行板电容器的电容1、电容C 跟 成正比,跟 成正比,跟 成反比。
《传感器原理与应用》及《传感器与测量技术》习题集与部分参考答案 教材:传感器技术(第3版)贾伯年主编,及其他参考书第4章 电容式传感器4-1 电容式传感器可分为哪几类?各自的主要用途是什么?答:(1)变极距型电容传感器:在微位移检测中应用最广。
(2)变面积型电容传感器:适合测量较大的直线位移和角位移。
(3)变介质型电容传感器:可用于非导电散材物料的物位测量。
4-2 试述变极距型电容传感器产生非线性误差的原因及在设计中如何减小这一误差?答:原因:灵敏度S 与初始极距0δ的平方成反比,用减少0δ的办法来提高灵敏度,但0δ的减小会导致非线性误差增大。
采用差动式,可比单极式灵敏度提高一倍,且非线性误差大为减小。
由于结构上的对称性,它还能有效地补偿温度变化所造成的误差。
4-3 为什么电容式传感器的绝缘、屏蔽和电缆问题特别重要?设计和应用中如何解决这些问题?答:电容式传感器由于受结构与尺寸的限制,其电容量都很小,属于小功率、高阻抗器,因此极易受外界干扰,尤其是受大于它几倍、几十倍的、且具有随机性的电缆寄生电容的干扰,它与传感器电容相并联,严重影响传感器的输出特性,甚至会淹没没有用信号而不能使用。
解决:驱动电缆法、整体屏蔽法、采用组合式与集成技术。
4-4 电容式传感器的测量电路主要有哪几种?各自的目的及特点是什么?使用这些测量电路时应注意哪些问题?4-5 为什么高频工作的电容式传感器连接电缆的长度不能任意变动?答:因为连接电缆的变化会导致传感器的分布电容、等效电感都会发生变化,会使等效电容等参数会发生改变,最终导致了传感器的使用条件与标定条件发生了改变,从而改变了传感器的输入输出特性。
4-6 简述电容测厚仪的工作原理及测试步骤。
4-7 试计算图P4-1所示各电容传感元件的总电容表达式。
4-8如图P4-2所示,在压力比指示系统中采用差动式变极距电容传感器,已知原始极距1δ=2δ=0.25mm ,极板直径D =38.2mm ,采用电桥电路作为其转换电路,电容传感器的两个电容分别接R =5.1k Ω的电阻后作为电桥的两个桥臂,并接有效值为U1=60V 的电源电压,其频率为f =400Hz ,电桥的另两桥臂为相同的固定电容C =0.001μF 。
电工技术基础与技能第四章电容练习题班别:高二()姓名:学号:成绩:一、是非题(2X20)1、平行板电容器的电容量与外加电压的大小是无关的。
()2、电容器必须在电路中使用才会带有电荷,故此时才会有电容量。
()3、若干只不同容量的电容器并联,各电容器所带电荷量均相等。
()4、电容量不相等的电容器串联后接在电源上,每只电容器两端的电压与它本身的电容量成反比。
()5、电容器串联后,其耐压总是大于其中任一电容器的耐压。
()6、电容器串联后,其等效电容总是小于任一电容器的电容量。
()7、若干只电容器串联,电容量越小的电容器所带的电荷量也越少。
()8、两个10F的电容器,耐压分别为10V和20V,则串联后总的耐压值为30V。
()9、电容器充电时电流与电压方向一致,电容器放电时电流和电压的方向相反。
()10、电容量大的电容器储存的电场能量一定多。
()二、选择题(2X20)1、平行板电容器在极板面积和介质一定时,如果缩小两极板之间的距离,则电容量将( )。
A.增大B.减小C.不变D.不能确定2、某电容器两端的电压为40V时,它所带的电荷量是,若它两端的电压降到10V时,则( )。
A.电荷量保持不变B.电容量保持不变C.电荷量减少一半D.电荷量减小3、一空气介质平行板电容器,充电后仍与电源保持相连,并在极板中间放入εr=2的电介质,则电容器所带电荷量将( )。
A. 增加一倍B. 减少一半C.保持不变D.不能确定4、电容器C1和一个电容为8F的电容器C2并联,总电容为电容器C1的3倍,那么电容器C1的电容量是( )F。
A. 2B. 4C. 65、两个电容器并联,若C1=2C2,则C1、C2所带电荷量Q1、Q2的关系是( )。
A. Q1= 2Q2B. 2Q1= Q2C. Q1= Q2D.不能确定6、若将上题两电容串联,则( )。
A. Q1=2Q2B. 2Q1=Q2C. Q1=Q2D.不能确定7、1F与2F 的电容器串联后接在30V的电源上,则1F 的电容器的端电压为( )V。
二、电容量(简称:电容)
与两极板间
课堂练习
1、将一个电容为6.8 μF的电容器接到电动势为1000 V的直流电源上,充电结束后,求电容器极板上所带的电量。
2、有一真空电容器,其电容是8.2 μF,将两极板间距离增大一倍后,其间充满云母介质,求云母电容器的电容。
3、在下列各情况下,空气平行板电容器的电容,两极板间电压,电容器的电荷量各有什么
变化?
⑴充电后保持与电源相连,将极板面积增大一倍;
⑵充电后保持与电源相连,将极板间距增大一倍;
⑶充电后与电源断开,再将极板间距增大一倍;
⑷充电后与电源断开,再将极板面积缩小一半;
⑸充电后与电源断开,再在极板间插入εr=4的电介质;
4、有人说:“电容器带电多则电容就大,带电少则电容就小,不带电就没有电容”。
这种说法对吗?
5、有两个电容器,一个电容较大,另一个电容较小,如果它们的电荷量一样,那么哪一个电容器的电压高?如果它们的电压相等,哪一个电容器的电荷量大?
课后练习
1、平行板电容器的极板面积为100cm2,两极板间的介质为空气,两板间的距离为5mm,今将电压为120V的直流电源接在电容器的两端,求(1)该项平行板电容器的电容及所带的电量;(2)若将上述电容器的两极板浸入εr=2.2油中,则此时电容器的电容又是多大?
总结:电容值越串越,因为串联相当于增大了极板间距。
3、分压公式:
电容大的分配到电压,电容小的电压分配到的电压,即在电容在串联电路中,各个电容的两端的电压和其自身的电容成比,即U1/U2= 。
例题1:两个电容器C1、C2、串联起来后,接到100V的电压上,其中C1=4μF、C2=6μF,求每只电容器承受的电压U1、U2是多少?
例题2:现有两只电容器,其额定值分别为C1=0.25μF,耐压200V, C2=0.5μF,耐压300V,问把它们串联后接在360V电压,问电路能否正常工作?它们的耐压值又是多少?
课堂练习
1、1、求下列各组串联电容的等效电容。
(1) 6uf, 12uf
(2)4uf, 12uf, 6uf
(3) 8uf, 8uf
(4) 12uf, 12uf, 12uf
2、2、现有两只电容器,其中一只电容器的电容为C1 = 2 μF,额定工作电压为160 V,另一
只电容器的电容为C2 = 10 μF,额定工作电压为250 V,若将这两个电容器串联起来,接在300 V的直流电源上,问每只电容器上的电压是多少?这样使用是否安全?它们的耐
压值又是多少?
3、已知R1=8Ω,R2=4 Ω,C1=3uf,要使V A=V B,则C2=?
§4-2 电容的连接(2)---并联
教学目标
1、掌握电容器的并联特点,掌握电容器并联等效电容的求法
2、能够分析电容器并联后耐压值的计算及电荷分配问题。
课前准备
一、复习
1、电阻的并联的特点
§4-2 电容的连接(3)---混联
教学目标
1、掌握电容器的混联特点,掌握电容器混联等效电容的求法
2、能够分析电容器混联后耐压值的计算及电压、电荷分配问题。
课前准备
一、复习
1、电容器串联特点
2、电容器并联特点
3、两电容分别为C1:150μF/400V,C2:100μF/200V, 试计算:
(1)C1,C2并联时,等效电容为多少?外加电压不能超过多少?
(2)C1,C2串联时,等效电容为多少?外加电压不能超过多少?
教学过程
一、电容的混联
1、已知C1 、C2 、C3 的电容量分别为6μF、3μF 、2μF,求C AB、C CD
2、如图所示电路中
C1=C2=50μF,C3=100μF,C1上的电压U1=150V。
求(1)C AB;(2)U AB
3、如图三个同样的电容器,如图连接,若每个电容器是6µF耐压值为10V,则整个电容器组的等效电容为多少?整个电容器组的耐压值为多少?
课堂练习
1、如图,电路中C1=0.2μF,C2=0.3μF,C3=0.8μF,C4=0.2μF,当开关S断开与闭合时A,B 两点间等效电容C AB各是多少?
2、如图所示电路图中,已知U=300V,C1=3μF,C2=2μF,C3=4μF,求等效电容及各电容器上
的电量和电压。
3、如图:电容C1=4μF,充电至U1=60V后闭合开关S,求电路稳定后各电容的端电压及所带电荷量?已知C2=6μF、C3=3μF 。
§4-3电容器的充电和放电
教学目标
1、能理解电容充、放电过程中电容端电压及电流的变化规律;
2、能用万用表粗略在判别大容量电容器质量的好坏;
3、掌握充、放电过程中的平均电流的计算和点擦很难过能量的计算。
课前准备
一、复习
1、使电容器的过程叫充电,充了电的电容器的两极板之间有。
2、充电后的电容器的过程叫放电。
充电之前:= =
充电结束后:= =
,两极板上所带的电荷量Q ,充电电放电之前:= =
放电结束后:= =
分析:电容器充放电的电路中,有电流的条件是:。
电流的计算式:i= 。
注意几点:
4、电容器质量的判别:三种现象分析:
质量良好:
有漏电:
内部短路:
内部开路:
5、电容器中的电场能量:
W C= 。
单位:。
课堂练习
1、有一电容为0.1µF的电容器,若以直流电对它充电,在时间间隔Δt=100µs内相应的电压变化量为ΔU=10V,则该段时间充电电流为。
2、判断大容量电容质量时,就将万用表拨到档,倍率使用,当将万用表表笔分别与电容器两端接触时,看到指针一定偏转,并很快回到接近起始位置的地方,则说明电容器;如果看到指针偏转到零后不再返回,则说明电容器内部。
3、如图所示电路,E=10V,R=10KΩ,C=10µF,则C 两端的电压为()
A.5V; B.10V;
C.0V; D.无法确定
课后练习
1、已知某一电容器电容C=100µF,如左图所示:
(1)电容电压u c 由开始按50V/S直线上升,则i= 。
(2)电容器电压为220V,恒定不变,则i= 。
、
(a)(b)。