第三章：电容及电容器
48 课题一：电容器和电容基本概念
授课时间 授课教师 宋海军
班 级 12电气工程班 学 时 1学时
教学目标 （一）知识目标：
１、了解电路中电容器及电容相关概念。
２、掌握各电容的内容及有关量间的关系，逐步学会分析电路的方法。
（二）能力目标：
充分重视理论结合实际，将学到的基础理论做为实际设计、安装、维修的理论依据。
（三）情感目标：
培养学生严密的抽象思维能力
重点难点 1、重点：
１、各主要物理量及基本概念：电容器及电容
２、各定律的内容及有关量间的关系：电容器在电路中电流电压关系。
2、难点：理论结合实际，将学到的基础理论做为实际设计、安装、维修的理论依据。
教学组织
形式 1、学习环境：电视多媒体、教室布置
2、学习准备：学生知识学习准备
3、教学和学习中用到的工具：任务书、教案、课件
教学方法
策略 教学方法：范例教学法、任务驱动法、协作学习
学习方法：自主学习法、协作学习法、探究性学习法
教 学 过 程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
创设情景
导入新课
1. 莱顿瓶的故事：
1745年荷兰莱顿大学的科学家马森布罗克发现，使电学史上第一个保存电荷的容器诞生了。法国人诺莱特在巴黎一座大教堂前所作的表演，诺莱特邀请了路易十五的皇室成员临场观看莱顿瓶的表演，他让七百名修道士手拉手排成一行，队伍全长达900英尺（约275米）。然后，诺莱特让排头的修道士用手握住莱顿瓶，让排尾的握瓶的引线，一瞬间，七百名修道士，因受电击几乎同时跳起来，在场的人无不为之口瞪目呆，诺莱特以令人信服的证据向人们展示了电的巨大威力
2. 导语：莱顿瓶就是简单的电容器，是电路的基本元件之一，在各种电子产品和电力设备中，有着广泛的作用。 观察
讨论
交流 通过，以问导思，以思释疑，开启学生心智，激发学生学习的欲望。 第三章：电容及电容器
电感元件产生的自感电动势总是阻止线圈中的电流变化的，故电感元件对交流电有阻力，阻力的大小用感抗XL 来衡量。感抗XL 与交流电的频率及电感量的大小有关。感抗的这种关系可用下式表示，即
从上式可以看出，电感元件在低频时XL 较小，通过直流电时，由于f=0 ， 故XL=0，仅线圈直流电阻起作用，因此电阻很小，近似电感元件短路。所以，电感元件在直流电路中一般不用其感抗性能当电感元件在高频下工作时， XL 很大，近似开路。电感元件的这种特性与电容器正好相反.所以利用电感、电容就可组成各种高频、低频滤波器、调谐回路、选频电路、振荡回路、补偿电路、延迟回路及阻流器等，在电路中发挥着重要作用。
下面举出一些电感元件在电路中的应用实例。
1.分频网络
图5-9 是音响电路的分频电路图。电感线圈L1和L2为空心密绕线圈，它们与C 1 、C2 组成分频网络.对高、低音进行分频，以改善放音效果。
2. 滤波电路
图5-10 是电子管扩音机的电源滤波电路图。图中L 为插有硅钢片的铁心线圈，又称为低频扼流圈。它在电路中的作用是阻止残余交流电通过，而仅让直流电通过。
3. 选频与阻流
图5-11 所示电路是单管半导体收音机电路。其中VT，为高频半导体管，它是用来进行来复放大的。L 1
为天线线圈，它是在磁棒上用多股导线绕制而成的。L 1 与C1,C2 组成井联谐振电路，对磁棒天线接收到的无线电信号进行选频，选出的信号由L1感应到L2，由VT1，进行放大，放大了的信号送到L3,L3为一固定电感器，它的电感量为3mH ，其作用是利用感抗阻止高频信号进入耳机，而仅让音频信号通过。因此把L.J称为高频阻流圈。
L3对500kHz 高频信号的感抗很大，为
XL(500kHz)=2π x 500 x 10 3 x 3 x 10 -3≈9.42kΩ
电学基础：电阻、电感和电容
几个电阻器的例子。电阻将能量转化为热量并将其消散。
电子电路是我们今天生活中几乎所有技术进步的组成部分。电视、收音机、电话和电脑立即出现，但电子产品也用于汽车、厨房用具、医疗设备和工业控制。这些设备的核心是有源元件，或电子控制电子流的电路元件，如半导体。然而，如果没有比半导体早几十年的简单、无源元件，这些设备就无法工作。与有源元件不同的是，无源元件，如电阻、电容器和电感，不能用电子信号控制电子流。
阻力
顾名思义，电阻器是一种电子元件，能抵抗电流在电路里。
在金属中，如银或铜电子具有高的导电性和低的电阻率，因此可以自由地跳过一个电子。原子到下一个，几乎没有抵抗。
电路元件的电阻被定义为施加电压与流经电路元件的电流之比。超物理学，由乔治亚州立大学物理学和天文学系主办的一个物理资源网站。电阻的标准单位是欧姆，以德国物理学家的名字命名。乔治·西蒙·欧姆。它被定义为在1伏电流为1安培的电路中的电阻。电阻可以用欧姆定律来计算，欧姆定律认为电阻等于电压除以电流，或R=V/I(通常写为V=IR)，其中R是电阻，V是电压，I是电流。
电阻器一般分为固定电阻器或可变电阻器。固定值电阻器是简单的无源元件，在规定的电流和电压限制内始终具有相同的电阻。它们的电阻值范围很广，从不到1欧姆到几百万欧姆不等。 可变电阻是简单的机电设备，例如体积控制和调光开关，当你转动一个旋钮或移动一个滑动控制时，它会改变电阻的有效长度或有效温度。
由安装在电路板上的铜线制成的电感的例子。
电感
感应器是一种电子元件，由线圈组成，电流通过线圈，产生磁场。电感的单位是亨利(H)，以它的名字命名。约瑟夫·亨利，一位美国物理学家，与英国物理学家同时独立发现电感。迈克尔·法拉第。一亨利是当电流以每秒1安培变化时，产生1伏电动势所需的电感量(来自能源的压力)。
电感在有源电路中的一个重要应用是，它们在允许低频振荡通过的同时，往往会阻塞高频信号。请注意，这是相反的功能电容器。在电路中组合这两个元件可以有选择地过滤或产生几乎任何期望频率的振荡。
- 1 - / 8 考点5.4 电感和电容对交变电流的影响
1.电感器对交变电流的阻碍作用
(1)实验探究
①实验目的：了解电感器对交变电流的阻碍作用.
②实验演示：装置如图所示.电感线圈与灯泡串联后分别接直流电源和有效值与直流电源相同的交流电源，观察两种情况下灯泡的亮度.
③实验现象：接通直流电源时，灯泡亮些；接通交流电源时，灯泡变暗.
④实验结论：电感线圈对交变电流有阻碍作用.
(2)影响电感对交变电流的阻碍作用的因素：
电感器的自感系数、交变电流的频率.
①电感器的自感系数越大，对交变电流的阻碍作用越大.
②交变电流的频率越高，对交变电流的阻碍作用越大.
(3)电感器的应用——扼流圈
类型
区别 低频扼流圈 高频扼流圈
构造 匝数多，有铁芯(由铜线绕制) 匝数少，无铁芯(由铜线绕制)
自感系数L 较大 较小
感抗XL大小 较大 较小
作用 通直流，阻交流 通直流、通低频，阻高频
①“通直流，阻交流”这是对两种不同类型的电流而言的，因为(恒定)直流不变化，不能引起自感现象，交变电流时刻改变，必有自感电动势产生来阻碍电流的变化.
②“通低频，阻高频”这是对不同频率的交变电流而言的，因为交变电流的频率越高，电流的变化越快，自感作用越强，感抗也就越大.
2.电容器对交变电流的影响 - 2 - / 8 (1)实验探究
①实验目的
探究交变电流能否通过电容器.
②实验演示
如图所示，将灯泡和电容器串联在电路里，分别接直流电源和有效值与直流电源相同的交流电源，观察两种情况下灯泡的亮度.
③实验现象
电路中串有电容器时，接通直流电源时，灯泡不亮；接通交流电源时，灯泡亮.
④实验结论
交变电流能够通过电容器，直流不能通过电容器.
⑤实验现象的本质
直流不能通过电容器是因为电容器的两个极板中间充满了绝缘介质.当交变电流加到电容器上后，在交变电流变化的一个周期内电容器要交替进行充电、放电、反向充电、放电，电路中就有了持续的电流，好像是交变电流“通过”了电容器，实际上自由电荷并没有通过电容器两极板间的绝缘介质.
