电容的原理简介一、电容器的参数按绝缘材料不同，可制成各种各样的电容器. 如：云母．瓷介．纸介，电解电容器等．在构造上，又分为固定电容器和可变电容器．由于电容器的类型和结构种类比较多，因此，我们不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性，而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点，以及机械或环境的限制条件等。
这里将对电容器的主要参数及其应用做简单说明。
1. 标称电容量（ C R ）。
电容器产品标出的电容量值。
云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大约在 5000pF 以下）；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容器居中（大约在0.005uF~1.0uF ）；通常电解电容器的容量较大。
这是一个粗略的分类法。
2. 类别温度范围。
电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围。
该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度（可以连续施加额定电压的最高环境温度）等。
3. 额定电压（ U R ）。
在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。
电容器应用在高电压场和时，必须注意电晕的影响。
电晕是由于在介质 / 电极层之间存在空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。
在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。
对于所有的电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。
4. 损耗角正切（ tg δ）。
在规定频率的正弦电压下，电容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。
在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路如附图所示。
对于电子设备来说，要求 R S 愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。
5. 电容器的温度特性。
通常是以20 ℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。
6. 使用寿命。
电容器的使用寿命随温度的增加而减小。
学 习 目 标知 识 脉 络1.知道什么是传感器．2.知道传感器的作用和意义．(重点)3.知道传感器的种类．(重点)4.理解传感器的工作原理．(难点)传 感 器1．什么是传感器(1)定义：能够感受外界信息，并将其按照一定的规律转换成电信号的器件或装置．(2)功能：传感器通常用在自动测量和自动控制系统中，担负着信息采集和转化任务，把非电学量转化为电学量．2．种类繁多的传感器(1)分类：按传感器的工作原理的不同，把传感器分为物理传感器、化学传感器和生物传感器．(2)传感器的一般结构非电学量→敏感元件→转换元件→转换电路→电学量1．传感器就是传递某种信息的电学元件．(×)2．所有传感器的工作原理都一样．(×)3．传感器内部一定有某种转换元件．(√)在家庭生活中，人们不必直接接触就可以控制一些机器，试举一些生活中的例子，看哪些生活用品是通过传感器来完成的．【提示】电视机及空调机的遥控器、电冰箱、自动干手机、自动水龙头、楼道内的声控灯等．有自动控制功能的蔬菜大棚，要靠传感器感知作物生长所需的各种信息．如图5－1－1所示为蔬菜大棚内信息采集与自动控制示意图．试结合图中信息，分析讨论：图5－1－1探讨1：在蔬菜种植大棚中要用到哪些传感器？【提示】需要五种传感器：光传感器、湿度传感器、温度传感器、气敏传感器、温敏传感器．探讨2：这些传感器的作用是什么？【提示】光传感器测光照强度，湿度传感器测空气湿度，温度传感器测空气温度，气敏传感器测二氧化碳浓度，温敏传感器测土壤温度．1．传感器的构成传感器主要由敏感元件、转换元件及转换电路组成，各部分作用如下：(1)敏感元件是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏)制成的．(2)转换元件是传感器中能将敏感元件输出的、与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件．(3)转换电路的作用是将电信号转换成易于传输或测量的电学量输出．2．传感器的工作原理传感器感受的通常是非电学量，如力、温度、位移、浓度、速度、酸碱度等，而输出的通常是电学量，如电压、电流、电荷量等．这些输出的信号是非常微弱的，通常需要经过放大后，再送给控制系统产生各种控制动作．3.传感器的分类及特点按工作原理分类原理举例特点物理传感器利用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测对象信息电容传感器、电感传感器，光电、压电传感器等品种多、应用广、发展快化学传感器利用化学反应识别和检测信息气敏传感器、湿敏传感器广泛应用于环保、火灾报警、医疗卫生生物传感器利用生物化学反应识别和检测信息组织传感器、细胞传感器、酶传感器含有生命物质，专一性好，易操作、快速、准确【答案】D3. 全面了解汽车的运行状态(速度、水箱温度、油量)是确保汽车安全行驶和驾驶员安全的举措之一，为模仿汽车油表原理，自制一种测定油箱油量多少或变化多少的装置．如图5－1－2所示，其中电源电压保持不变，R是滑动变阻器，它的金属滑片是金属杆的一端．小阳同学在装置中使用了一只电压表(图中没有画出)，通过观察电压表示数，可以了解油量情况，你认为电压表应该接在图中的________两点之间，按照你的接法请回答：当油箱中油量减少时，电压表的示数将________(填“增大”或“减小”).【导学号：05002125】图5－1－2【解析】由题图可知当油箱内液面高度变化时，R的金属滑片将会移动，从而引起R两端电压的变化，且当R′≫R时，UR＝IR可视为UR与R成正比，所以电压表应接在b、c之间，当油量减少时，电压表示数将增大．【答案】b、c 增大对传感器的进一步理解1．不同的传感器的原理不同，但都是通过敏感元件把非电学量的变化转变为电学量的变化．2．传感器输出的电学量可能为电流、电压、电路通断等，不一定是电压．3．敏感元件只是传感器的一个关键部分并不一定就是一个完整的传感器．。
第1节揭开传感器的“面纱”学案学习目标：1.初步认识传感器的基本功能.2.了解传感器是能感受非电学量,并将其转换成电学量的元件.3.了解传感器的主要构造,知道传感器各部分的作用.4.了解各种传感器在生产和生活中的应用.基础知识：一.什么是传感器能感受外界信息，并将其按一定的规律转换成电信号的器件或装置，叫做传感器。
它能够感受诸如力、温度、光、声、化学成分等非电学量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等电学量，或转换为电路的通断。
我们把这种元件叫做传感器。
它的优点是：把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了。
二.种类繁多的传感器（1）物理传感器：得用物质的物理性质和物理效应感知并检测出待测物信息的传感器，如电容传感器，电感传感器，光电传感器，压电传感器等。
（2）化学传感器：利用化学反应识别和检测信息的传感器，如气敏传感器，湿敏传感器等。
（3）生物传感器：利用生物化学反应识别和检测信息的传感器，如组织传感器，细胞传感器等。
三、敏感元件敏感元件是传感器的核心元件，是利用材料的某种敏感效应制成的。
转换元件是传感器中能将敏感元件输出的，与被测物理量成一定关系的非电学信号转换成电信号的电子元件。
转换电路的作用是将此电信号转换成易于传输或测量的电学量输出。
重难点理解：一、传感器的一般构成及各部分的作用传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路组成.①敏感元件是传感器的核心,它是利用材料的某种敏感效应(如热敏、光敏、压敏、力敏、湿敏)制成的,它的作用是感受某种非电学信号.②转换元件的作用是将敏感元件输出的或与被测物理量成一定关系的非电信号转换成电信号的电子元件.③转换电路的作用是将电信号转换成易于传输或测量的电学量输出.二、物理传感器、化学传感器、生物传感器的原理有什么异同点①相同点:都能将感受到的非电学量信息转化成电学量,都是利用敏感元件的某种敏感效应制成的.②不同点:三类传感器的工作原理不同,所利用的敏感元件的敏感效应不同.典例1：下列说法正确的是 ()A.凡将非电学量转化为电学量的传感器都是物理传感器B.湿敏传感器只能是物理传感器C.物理传感器只能将采集到的信息转化为电压输出D.物理传感器利用的是物质的物理性质和物理效应D【解析】各种传感器的原理虽不同,但基本功能相似,都是将非电学量转化为电学量,故A错;湿敏传感器为化学传感器,故B错;传感器既可将信息转化为电压输出,也可转化为电流、电阻等输出,故C错;由物理传感器定义知D项正确.【点拨】①各种传感器的作用都是把非电学量转化成电学量;②各种传感器,如物理、化学、生物传感器的工作原理是不同的;③传感器输出的电学量有电流、电压、电阻及电路通断等多种形式.巩固练习：1.对传感器的理解,下列说法正确的是 ()A.传感器肩负着信息采集的任务B.光传感器是一种将光照强度这个非电学量转化为电学量的装置.C.传感器不是电视摇控接收器的主要元件D.传感器是将力、温度、光、声、化学成分等转换为电信号或电路通断的主要工具2.在街旁的路灯、江海里的航标都要求在夜晚亮、白天熄,利用半导体的电学特性制成了自动点亮、熄灭的装置,实现了自动控制,这是利用了半导体的 ()A.压敏性B.光敏性C.热敏性D.三种特性都利用3.下列仪器或装置中,用到传感器的是 ()A.自动报警器B.弹簧秤C.电视遥控器D.红外线探测仪4.图示是一演示位移传感器的工作原理图.物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属滑杆P,通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小x,假设电压表是理想的,则下列说法正确的是 ()A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化B.物体M运动时,电压表的示数会发生变化C.物体M不动时,电路中没有电流D.物体M不动时,电压表没有示数参考答案：1.ABD【解析】根据传感器的特性和工作原理可知,选项A、B、D正确.2.B【解析】利用了半导体材料对光照强度的敏感特性来实现昼熄、夜亮的自动控制.3.ACD【解析】A、C、D中的仪器或装置的作用都是将非电学量转换为电学量,因此这三种仪器都用到了传感器.4.B【解析】滑杆P相当于一个分压器,电压表所测为左边电阻的电压,由于物体M和滑杆P相连,当物体M在导轨上平移时,滑杆P也跟着左右移动,根据串联电路的分压原理,则电压表示数也随之变化,则B选项正确;而电阻和电源串联的电路中,电阻不变,则电路中电流不变,电源内电流也不变,A、C选项均错误;当物体M不动时,由分压原理,电压表仍有示数,则D选项错误.。
