汽車電工電子模塊二交流電的基本知識

1、課程： 汽車電工電子技術(shù)基礎(chǔ)模塊二交流電的基本知識 教學目標教學目標： 1、理解直流電和交流電的區(qū)別 2、認識正弦交流電路的基本物理量 3、培養(yǎng)學生獨立思考和創(chuàng)新的能力教學重點教學重點：正弦交流電的三要素教學難點教學難點：正弦交流電的最大值、有效值、角頻 率、頻率、周期、相位、初相位0I, Utti0課題1 認識正弦交流電課題導入：舉例說明交舉例說明交流電、直流流電、直流電的使用？電的使用？課題1 認識正弦交流電直流電直流電交流電交流電0I, UtEe每時每刻大小和方向恒定不變，與時間無關(guān)。大小和方向隨時間作周期性變化，與時間密切相關(guān)。ti0t1t2t3t4優(yōu)點簡單、安全、適合半導體器件供電。

2、第一：交流電可以用變壓器變壓，便于遠距離輸電。第一：交流電可以用變壓器變壓，便于遠距離輸電。第二：交流電機比同功率直流電機構(gòu)造簡單，造價低。第二：交流電機比同功率直流電機構(gòu)造簡單，造價低。第三：可以用整流裝置，將流交電變成所需的直流電。第三：可以用整流裝置，將流交電變成所需的直流電。第四：無線電通訊中交流信號可放大、傳送、變換。第四：無線電通訊中交流信號可放大、傳送、變換。1A1.8A2A交流電交流電eti0交流電交流電e汽車電路除發(fā)電機外，全是直流電，發(fā)電機是三相同步發(fā)電機，Y型接法，由整流構(gòu)成三相橋式整流，輸出有波型直流電知識點擴充：交流電路概述交流電路概述 在生產(chǎn)和生活中使用的電能，幾乎

3、都是交流電能，即使是電在生產(chǎn)和生活中使用的電能，幾乎都是交流電能，即使是電解、電鍍、電訊等行業(yè)需要直流供電，大多數(shù)也是將交流電能解、電鍍、電訊等行業(yè)需要直流供電，大多數(shù)也是將交流電能通過整流裝置變成直流電能。在日常生產(chǎn)和生活中所用的交流通過整流裝置變成直流電能。在日常生產(chǎn)和生活中所用的交流電，一般都是指正弦交流電。電，一般都是指正弦交流電。 因為交流電能夠方便地用變壓器改變電壓，用高壓輸電，可因為交流電能夠方便地用變壓器改變電壓，用高壓輸電，可將電能輸送很遠，而且損耗小；交流電機比直流電機構(gòu)造簡單將電能輸送很遠，而且損耗??；交流電機比直流電機構(gòu)造簡單，造價便宜，運行可靠。所以，現(xiàn)在發(fā)電廠所發(fā)的

4、都是交流電，造價便宜，運行可靠。所以，現(xiàn)在發(fā)電廠所發(fā)的都是交流電，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中廣泛應用的也是交流電。，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中廣泛應用的也是交流電。2交流電的概念 如果電流或電壓每經(jīng)過一定時間（T）就重復變化一次，則此種電流、電壓稱為周期性交流電流或電壓。如正弦波、方波、三角波、鋸齒波等。u ut tT TT Tt tu u一、正弦交流電的基本特征和三要素正弦交流電ti0按正弦規(guī)律變化的交流電動勢、交流電壓、交流電流等物理量統(tǒng)稱為正弦交流量。)sin(umtUu瞬時值數(shù)學表達式：0i, ut+_)sin(emtEe)sin(imtIi非正弦交流電瞬時值瞬時值是交流電某一時刻所對應的值。

5、是交流電某一時刻所對應的值。隨時間不同而變化，是個變量。隨時間不同而變化，是個變量。用小寫字母用小寫字母 i i、u u、e e 表示。表示。最大值最大值是交流電的是交流電的 幅值。用大幅值。用大寫字母加下標寫字母加下標m m表示。如表示。如 I Im m、U Um m、E Em m。有效值有效值相同條件下，直流電與交流電相同條件下，直流電與交流電對電阻加熱產(chǎn)生的熱量相等時，將這對電阻加熱產(chǎn)生的熱量相等時，將這個直流電的數(shù)值，稱為交流電的有效個直流電的數(shù)值，稱為交流電的有效值。值。用大寫字母表示。如用大寫字母表示。如 I I 、U U 、E E)sin(0m tuuU Um m u u t t

6、2 2 t tO OT/T/2 2U Um mt=t1最大值瞬時值在效值IIImm707. 02VUm3112220UUUmm707. 02交流儀表測得的數(shù)字、電氣設備銘牌上的額定值都指有效值有效值。311v220v150v 例題：正弦交流電的電流振幅值Im=20A、頻率f=50Hz，初相位i=/4。 求：當t=0時，電流i的瞬時值是多少？二、：每秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)每秒內(nèi)周期性變化的次數(shù)。單位赫茲（。單位赫茲（Hz）T T t t2 2 t t i iO O1S共50次也就是說發(fā)電機每秒鐘轉(zhuǎn)50轉(zhuǎn)正弦量完整變化一周所需要的時間。單位秒正弦量完整變化一周所需要的時間。單位秒： 單位時間內(nèi)變化的

7、弧度數(shù)。單位時間內(nèi)變化的弧度數(shù)。(相當于角速度）相當于角速度）角頻率與周期及頻率的關(guān)系：角頻率與周期及頻率的關(guān)系： fT22Tf11S共50次(f )0.02sTXSNA t每秒每秒50周周2314弧度弧度/ /秒秒f 例例 1我國和大多數(shù)國家的電力標準頻率是我國和大多數(shù)國家的電力標準頻率是 50 50 HzHz，試求試求其周期和角頻率。其周期和角頻率。解解 = = 2 2 f f =2 =2 3.14 3.14 50 = 50 = 314 rad/s314 rad/ss 02. 01 fT* 電網(wǎng)頻率：電網(wǎng)頻率： 中國中國 50 HzHz 美國美國 、日本、日本 60 HzHz小常識小常識*

8、 有線通訊頻率：有線通訊頻率：300 - 5000 HzHz * 無線通訊頻率：無線通訊頻率： 30 kHz - 3104 MHzHz問題與討論問題與討論 電器電器 220V最高耐壓最高耐壓 =300V 若購得一臺耐壓為若購得一臺耐壓為 300V 的電器，是否可用于的電器，是否可用于 220V 的線路上的線路上? ? 該用電器最高耐壓低于電源電壓的最大值該用電器最高耐壓低于電源電壓的最大值，所，所以以不能用不能用。2有效值有效值 U = 220V 最大值最大值 Um = 220V = 311V 電源電壓電源電壓思考與練習耐壓為耐壓為220V的電容的電容器，能否用在器，能否用在180V的正弦交流

9、電源上的正弦交流電源上？255V 220V1、2、我國生活照明用電的電壓是_，最大值為_頻率f=_，周期T=_，角頻率=_。3、人們常說的交流電壓220V、380V，指的是交流電壓的_值220V311V50HZ0.02s314rad/srad/s有效U=180V，則，則Um 180V 255V2畫出正弦交流電的波形圖，并在圖上標出下列各交流電的相關(guān)量：T、f、U、Um 、u1Sf =波形個數(shù)ut瞬時值最大值在效值TU Um mUTf117在兩磁極中在兩磁極中放一個線放一個線圈圈以以 的速度順時針旋的速度順時針旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)而產(chǎn)生感應電流。而產(chǎn)生感應電流。根據(jù)右手定則可知，線圈中根據(jù)右手定則可知，線圈中

10、產(chǎn)生感應電動勢，其方向由產(chǎn)生感應電動勢，其方向由AXAX。 17N NS SO OA AS SY YY YO OO OttEmEm9090180180360360270270單相發(fā)電機原理圖單相發(fā)電機原理圖單相電動勢的產(chǎn)生單相電動勢的產(chǎn)生三、正弦交流電相位相位差三、正弦交流電相位相位差說明：說明： 給出了觀察正弦波的起點或參考點，給出了觀察正弦波的起點或參考點，常用于描述多個正弦波相互間的關(guān)系。常用于描述多個正弦波相互間的關(guān)系。it 圖中0u= Umsin(u= Umsin(t+?1)i= Imsin(i= Imsin(t+?2)t= 0t= 0 時的相位稱為初相位或初相角。時的相位稱為初相位

11、或初相角。 也可以把相位比作正弦交流電在某一瞬間所處的位置也可以把相位比作正弦交流電在某一瞬間所處的位置（或角度（或角度?） ?的絕對值不能超過正弦波的相正弦波的相位角或相位位角或相位 2121 tt 兩個兩個同頻率同頻率正弦量間的相位差正弦量間的相位差( ( 相位角相位角之差或者初相位角差之差或者初相位角差) ) 222111 sin sintIitIimm122i1i t兩個同頻率正弦量間的相位差兩個同頻率正弦量間的相位差( ( 初相差初相差) )20?1i i1 1i i2 2ti i?2i i1 1= Im= Im1 1sin(314t+30sin(314t+30) )i i2 2=

12、Im= Im2 2sin(314t+90sin(314t+90) )（兩個同頻率正弦量在任何瞬時的相位之差叫（兩個同頻率正弦量在任何瞬時的相位之差叫相位差相位差，即即9090-30-30= 60= 60）兩種正弦信號的相位關(guān)系兩種正弦信號的相位關(guān)系同同相相位位1i1221t2i2i相相位位領(lǐng)領(lǐng)先先1i12021領(lǐng)先于領(lǐng)先于1i2it221 和和2i1i2it反反相相位位1i反相反相22相同相位相同相位?1 1 = = ?2 2i i1 1i i2 2i i2 2i i1 1?1?1?2?2?2=2=?1 1相位領(lǐng)先相位領(lǐng)先i i1 1 領(lǐng)先領(lǐng)先i i2 2正交關(guān)系正交關(guān)系i i1 1 落后落后

13、i i2 2 9090ti i2 2i i1 1i i1 1i i2 2相反相位相反相位? = 180 = 180 ttt兩種正弦信號的相位關(guān)系兩種正弦信號的相位關(guān)系 三相交流電路：三種電壓初相位各差三相交流電路：三種電壓初相位各差120120 。BuCuAu t最大值最大值U Um m=311V=311V瞬時值瞬時值u=155.5Vu=155.5V初相位或初相角初相位或初相角?=30=30角頻率角頻率=314=314）t（u6314sin2220有效值有效值U=220VU=220V頻率頻率f=50Hzf=50Hz交流電三要素的代數(shù)式例題：交流電三要素的代數(shù)式例題：（重點）（重點）正弦交流電的

14、 最大值最大值 反映了正弦交流電的變化范圍。角頻率角頻率 反映了正弦交流電的變化快慢。初相位初相位 反映了正弦交流電的起始狀態(tài)。 因此把最大值最大值、角頻率角頻率、和初相位初相位稱為正 弦交流電的三要素三要素。例例頻率：頻率： 幅度：幅度：A222222A 222IIms02.05011 Hz5021002rad/s100 ff30 初相位：初相位：30100sin222ti已知：已知：試求出電流的最大值、有效值、角頻率、頻率、試求出電流的最大值、有效值、角頻率、頻率、周期、初相位？周期、初相位？ 解：解：正弦交流電的概念和表征它的物理量，有頻率、角頻率、周期、最大值、有效值、相位、初相位等，

15、以及這些物理量之間的換算。還有正弦交流電的三要素。作業(yè) 2828三相交流電路三相交流電路又稱多相制電路，由三個大小相又稱多相制電路，由三個大小相等，頻率相同，相位互差等，頻率相同，相位互差120120的正弦單相交流的正弦單相交流電組成。電組成。三相交流電具有的優(yōu)點：三相交流電具有的優(yōu)點：1 1、發(fā)電機體積小，省材料；、發(fā)電機體積小，省材料；2 2、發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單，使用和維護方便，振動??；、發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單，使用和維護方便，振動小；3 3、適合大功率遠距離輸電，可節(jié)約、適合大功率遠距離輸電，可節(jié)約25%25%的材料。的材料。 課題課題2 2 三相正弦交流電路三相正弦交流電路2929三相交流電路三相

16、交流電路又稱多相制電路，由三個大小相又稱多相制電路，由三個大小相等，頻率相同，相位互差等，頻率相同，相位互差120120的正弦單相交流的正弦單相交流電組成。電組成。三相交流電具有的優(yōu)點：三相交流電具有的優(yōu)點：1 1、發(fā)電機體積小，省材料；、發(fā)電機體積小，省材料；2 2、發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單，使用和維護方便，振動??；、發(fā)電機結(jié)構(gòu)簡單，使用和維護方便，振動?。? 3、適合大功率遠距離輸電，可節(jié)約、適合大功率遠距離輸電，可節(jié)約25%25%的材料。的材料。 課題課題2 2 三相正弦交流電路三相正弦交流電路3.3.三相電動勢的產(chǎn)生三相電動勢的產(chǎn)生U1U2V2W1V1SN 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子三相交流電的產(chǎn)生三相交

17、流電的產(chǎn)生三個繞三個繞組空間組空間位置互位置互隔隔120W2U1 U2V1 V2W1 W2相頭相頭相尾相尾定子中的定子中的三個繞組：三個繞組：每個繞組的感應電壓相當于一個單相電源 三相交流發(fā)電機產(chǎn)生三個頻率相同，幅值相等，三相交流發(fā)電機產(chǎn)生三個頻率相同，幅值相等，對于選定的參考方向相位依次相差對于選定的參考方向相位依次相差120120的一組的一組正弦電壓正弦電壓-對稱三相電動勢。對稱三相電動勢。)V120sin(2)V120sin(2Vsin2WVUtEetEetEe瞬時式VEEVEEVEE1201200WVU相量式Em VeUeWet0UEVEWE1201201203232三相對稱電動勢三相

18、對稱電動勢e eA Ae eB Be eC C12120 024024036360 0tte e120120120120120120e eA Ae eB Be eC C波形圖波形圖矢量圖矢量圖 從計時起點開始三相交流電依次出現(xiàn)正幅值從計時起點開始三相交流電依次出現(xiàn)正幅值（或零值）的順序稱為相序。（或零值）的順序稱為相序。正序正序：UVWU，反序反序：UWVU，對稱三相電動勢的瞬時值之和或相量之和為對稱三相電動勢的瞬時值之和或相量之和為零零 00WVUWVUUUUuuu00WVUWVUEEEeee 相序相序 二、三相電源與負載聯(lián)結(jié)二、三相電源與負載聯(lián)結(jié)1.1.三相電源星形（三相電源星形（Y）聯(lián)結(jié)

19、）聯(lián)結(jié) 將三個繞組末端接在一起，從始端引出三根導將三個繞組末端接在一起，從始端引出三根導線，這種聯(lián)結(jié)方法稱為星形聯(lián)結(jié)。線，這種聯(lián)結(jié)方法稱為星形聯(lián)結(jié)。 星形聯(lián)結(jié)星形聯(lián)結(jié)簡化圖簡化圖端線端線端線端線端線端線相線相線星形聯(lián)結(jié)下的兩組電壓星形聯(lián)結(jié)下的兩組電壓 相電壓相電壓：相線與中線間的電壓，相線與中線間的電壓，u1，u2，u3。 線電壓線電壓：端線與端線間的電壓，端線與端線間的電壓，u12，u23，u31。三相四線三相四線 制供電制供電火線（相線）火線（相線）:U V W:U V W中線（零線）：中線（零線）：N N星形聯(lián)結(jié)下的兩組電壓星形聯(lián)結(jié)下的兩組電壓133132232112uuuuuuuuu

20、線電壓線電壓與與相電壓的關(guān)系相電壓的關(guān)系133132232112UUUUUUUUU有效值關(guān)系：有效值關(guān)系：相位關(guān)系：相位關(guān)系：線電壓超前相電壓線電壓超前相電壓30PL3UU二、三相電源的聯(lián)結(jié)二、三相電源的聯(lián)結(jié)2.2.三相電源三角形（三相電源三角形（ ）聯(lián)結(jié)）聯(lián)結(jié) 將三個繞組首尾相連并引出三根導線，這種聯(lián)將三個繞組首尾相連并引出三根導線，這種聯(lián)結(jié)方法稱為三角形聯(lián)結(jié)。結(jié)方法稱為三角形聯(lián)結(jié)。 三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)注意：注意：三角形聯(lián)結(jié)下只能提供三角形聯(lián)結(jié)下只能提供一組線電壓一組線電壓二、三相電源的聯(lián)結(jié)二、三相電源的聯(lián)結(jié)2.2.三相電源三角形（三相電源三角形（ ）聯(lián)結(jié)）聯(lián)結(jié) 三角形聯(lián)結(jié)三角形聯(lián)結(jié)U U

21、UV UV = = U UU U= =380V380VU UVW VW = U= UV V=380V=380VU UWUWU= U= UW W=380V=380V三相三線制特點：線電壓三相三線制特點：線電壓= =相電壓相電壓三、三相電源和三相負載的連接三、三相電源和三相負載的連接電力系統(tǒng)負載電力系統(tǒng)負載三相負載的概念：概括起來說就是采用三根相線給用三相負載的概念：概括起來說就是采用三根相線給用電設備提供電源，使其做功，就叫三相負載。電設備提供電源，使其做功，就叫三相負載。三相負載的分類：三相對稱負載（負載電阻相等，電三相負載的分類：三相對稱負載（負載電阻相等，電 抗相等）抗相等） 三相不對稱負

22、載三相不對稱負載三相對稱負載和三相不對稱負載區(qū)別為：三相對稱負三相對稱負載和三相不對稱負載區(qū)別為：三相對稱負載其各相電流均比較近似。而三相不對稱負載反映了載其各相電流均比較近似。而三相不對稱負載反映了各相電流差別很大，電流過高的相線容易發(fā)熱起火，各相電流差別很大，電流過高的相線容易發(fā)熱起火，從而引發(fā)電氣火災從而引發(fā)電氣火災。單相負載（電燈、電風扇等）單相負載（電燈、電風扇等）三相負載（三相電動機）三相負載（三相電動機）4040 三相負載星形接實際電路三相負載星形接實際電路: :A AB BN NC CFUFU三相不三相不對稱負對稱負載的星載的星形聯(lián)結(jié)形聯(lián)結(jié)三相對三相對稱負載稱負載 的星的星形聯(lián)

23、結(jié)形聯(lián)結(jié)三相負荷（如三相負荷（如電動機）電動機）單相負荷（如單相負荷（如照明、家電）照明、家電）4141ZAZAZBZBZCZCZAZAZBZBZCZCiAiAiCiCiBiBiAiAiCiCiBiBiNiNA AN NA AC CB BC CB B三相四線制三相四線制三相三線制三相三線制三、三相電源和三相負載的連接三、三相電源和三相負載的連接1.1.三相負載的星形（三相負載的星形（Y）聯(lián)結(jié)）聯(lián)結(jié) 供電給三相負載外還可供電給三相負載外還可以供電給單相負載以供電給單相負載三、三相電源和三相負載的連接三、三相電源和三相負載的連接1.1.三相負載的星形（三相負載的星形（Y）聯(lián)結(jié)）聯(lián)結(jié) 負載負載相電壓

24、相電壓：uU，uV，uW 負載負載相電流相電流：iU，iV，iW負載負載相電流相電流等于線電流等于線電流3相線UU相線II 中線電流中線電流：iNWVUNIIII負載對稱時，中線電流為零，此時，取消中線不會影響各相負載工作。 注意：注意：在三相不對稱負載作星形聯(lián)結(jié)時，各相負載在三相不對稱負載作星形聯(lián)結(jié)時，各相負載經(jīng)過中線構(gòu)成獨立回路，負載可以在額定電壓下正常經(jīng)過中線構(gòu)成獨立回路，負載可以在額定電壓下正常工作。而中線一旦斷開，各相負載電壓將不再對稱，工作。而中線一旦斷開，各相負載電壓將不再對稱，負載可能損壞或不能正常工作。因此負載可能損壞或不能正常工作。因此，中線不允許中線不允許接熔絲和開關(guān)接熔

25、絲和開關(guān)以確保中線不斷，構(gòu)成三相四線制。以確保中線不斷，構(gòu)成三相四線制。三、三相電源和負載的聯(lián)結(jié)三、三相電源和負載的聯(lián)結(jié)2.2.三相負載的三角形（三相負載的三角形（ ）聯(lián)結(jié)）聯(lián)結(jié) 負載負載相電壓相電壓等于線電壓等于線電壓 負載負載相電流相電流：iUV，iVW，iWU相電流相電流與線電流的關(guān)系：與線電流的關(guān)系： 三相對稱負載作三角形（三相對稱負載作三角形（ ）聯(lián)結(jié)時，）聯(lián)結(jié)時，線電流是相電流的線電流是相電流的 倍倍 PL3II 34646ZAZAZBZBZCZCA AN NC CB BUBUBN NUCUCN NUAUAN NUAUAB BUAUAC CUCUCB B相電壓相電壓: :UAN=

26、UUAN= UBNBN = = UCN=220VUCN=220V線電壓：線電壓：UAB= UAC= UAB= UAC= UCB=380VUCB=380VlUPU5.55.5相電壓與線電壓：相電壓與線電壓：3相線UU相線II四、三相電功率四、三相電功率當負載對稱時，三相總功率為當負載對稱時，三相總功率為 cos33pppIUPP 為為相電壓與相電流之間的相電壓與相電流之間的相位差或負載的阻抗角相位差或負載的阻抗角cos3llIUP 或或lPlPIIUU31:lPlPIIUU31:同理可得出對稱三相電路同理可得出對稱三相電路無功功率無功功率及及視在功率視在功率llppIUIUS33sin3sin3

27、llppIUIUQ注注: :因為線電壓及線電流容易測得，而且因為線電壓及線電流容易測得，而且三相設備銘牌標的也是線電壓和線電流。三相設備銘牌標的也是線電壓和線電流。所以功率多由線電壓和線電流算得。所以功率多由線電壓和線電流算得。例：例： 三相交流異步電動機每相阻抗為三相交流異步電動機每相阻抗為10，額定，額定相電壓為相電壓為380V，功率因數(shù)為，功率因數(shù)為0.6。電源的線電壓。電源的線電壓為為380V。分別計算電動機接成星形和三角形時。分別計算電動機接成星形和三角形時的線電流和功率。（的線電流和功率。（2）電動機正常工作時，應）電動機正常工作時，應采用哪種接法？采用哪種接法？ 解：解：V220

28、V33803LPUUA22A10220PPPLZUIIkW78W60223803IU3PPLL.cos電動機接成星形時電動機接成星形時 電動機接成三角形時電動機接成三角形時VUU380LPA865A103803ZU3I3IPPPL.kW26W608653803IU3PPLL.cos 說明：要使負載正常工作，負載的接法必須正說明：要使負載正常工作，負載的接法必須正確，若正常工作是星形聯(lián)結(jié)而誤接成三角形，將因確，若正常工作是星形聯(lián)結(jié)而誤接成三角形，將因每相負載承受過高電壓，導致功率過大而燒毀；若每相負載承受過高電壓，導致功率過大而燒毀；若正常工作是三角形聯(lián)結(jié)而誤接成星形，則因功率過正常工作是三角形

29、聯(lián)結(jié)而誤接成星形，則因功率過小而不能正常工作。小而不能正常工作。 該例中，電動機額定電壓為該例中，電動機額定電壓為380V，因此應作三，因此應作三角形連接。角形連接。 該例說明，三角形聯(lián)結(jié)時的相電壓是星形聯(lián)結(jié)時的該例說明，三角形聯(lián)結(jié)時的相電壓是星形聯(lián)結(jié)時的3倍，而總的有功功率是星形聯(lián)結(jié)時的倍，而總的有功功率是星形聯(lián)結(jié)時的3 3倍。倍。同理可得同理可得 QQ3 SS3有功功率有功功率kW26W6 . 0663803cos3llIUP功率因數(shù)功率因數(shù)6 . 0106cosZR相電流相電流AAZUIIPlP2210220有功功率有功功率 kW7 . 8W6 . 0223803cos3llIUP比較兩

30、種結(jié)果比較兩種結(jié)果37 . 826PP倍倍V220V33803lPUU相電壓相電壓（2 2）負載為星形聯(lián)結(jié)時）負載為星形聯(lián)結(jié)時課題3 電容、電感教學目標 1.電容、電感元件的構(gòu)造、作用和特點 2.掌握電容、電感的作用并會正確使用 3.電容的參數(shù)和計算一 、電容1.電容器 電容是一種以電場形式儲存能量的無源器件。在有需要的時候，電容能夠把儲存的能量釋出至電路。 電容器存儲電荷的能力稱為電容器的電容量，簡稱電容。 電容的大小等于電容器兩極板加單位電壓時所存儲的電荷量。2.電容器的組成 任何兩塊金屬導體，中間用電介質(zhì)（絕緣體）隔開，便組成了一個電容器。3.電容的作用 隔直通交4.電容的類型 容量：固

31、定電容器、微調(diào)電容器及可變電容器三類。 介質(zhì)：有機介質(zhì)電容器、無機介質(zhì)電容器、氣體介質(zhì)電容器、電解電容器如果一個電容接到直流電上時如果一個電容接到直流電上時, 在接通在接通的瞬間是充電的瞬間是充電. 因為因為Q= CU, 因而電路因而電路中瞬間有電荷的定向移動中瞬間有電荷的定向移動, 有短暫電流有短暫電流.但一旦穩(wěn)定后但一旦穩(wěn)定后, 電路中電荷就不再移動電路中電荷就不再移動,因而電路中也無電流因而電路中也無電流. 當電路發(fā)生變化當電路發(fā)生變化, 導致電容兩端電壓減少時導致電容兩端電壓減少時, 電容就會放電容就會放電電. 因為因為Q= CU. 穩(wěn)定之后穩(wěn)定之后, 電流中就無電流中就無電流的作用。

32、電流的作用。 因為交流電的電壓不斷發(fā)生變化因為交流電的電壓不斷發(fā)生變化, 所以所以電容就不斷的充放電電容就不斷的充放電. 因而電流好象可因而電流好象可以通過電容器以通過電容器, 實際不是通過電容器實際不是通過電容器. 當然電容對交流電也有阻礙作用當然電容對交流電也有阻礙作用.頻率頻率越低阻礙就越大，反之越小。越低阻礙就越大，反之越小。5.常見電容器的圖形符號 a）微調(diào)電容器；b）可變電容器； c）一般電容器；d）電解電容器546.電容器的主要參數(shù)電容器的主要參數(shù)(1)電容量（衡量電容器儲存電荷能力大小的物理電容量（衡量電容器儲存電荷能力大小的物理量，簡稱電容，用符號量，簡稱電容，用符號C表示）

33、表示）uqC (3.1)iu q qC）（極板上電壓，單位伏特）庫倫（極板上所帶電量，單位）電容量，單位法拉（VUCFCq(2)電容常用的單位電容常用的單位（電容的SI單位為法拉, 符號為F; 1 F=1 CV。常采用微法（F）和皮法（pF）作為其單位。FpFFF126101101(3)工作電壓工作電壓 工作電壓不得超過耐壓，否則電容器會被燒穿最大工作電壓最大工作電壓3.1.2 電容元件的ui關(guān)系dtduCidtdqi9. 電容元件的聯(lián)接電容元件的聯(lián)接（1）電容元件的并聯(lián)）電容元件的并聯(lián)u q1 q1C1 q2 q2C2 q3 q3C3(a)uC(b) q q圖3.31.各個電容器上的端電壓相

34、等，等于電路兩端各個電容器上的端電壓相等，等于電路兩端總電壓總電壓 2.總電荷量等于各個電容的電荷量之和總電荷量等于各個電容的電荷量之和.3.總電容總電容(等效電容等效電容)等于各個電容器電容之和等于各個電容器電容之和.321321qqqqCCCUUC),(332211321UCqUCqUCqqqqq其中UUUU321 注意注意不能忽略耐壓，不能忽略耐壓，并聯(lián)電容器組的并聯(lián)電容器組的耐壓值等于各電容耐壓值等于各電容器中耐壓值最小器中耐壓值最小的那個值的那個值有四個電容器并聯(lián)，其中兩個電容器的電容均為0.2uF，耐壓均為300V，求總電容和耐壓值（2）電容元件的串聯(lián)u q qC1(a)uC(b)

35、 q qu1 q qC2u2 q qC3u3圖3.41)各個電容器儲存電量相等，等于電容元件組各個電容器儲存電量相等，等于電容元件組儲存的總電量儲存的總電量q 2)總電壓等于各電壓之和總電壓等于各電壓之和.3)串聯(lián)總電容串聯(lián)總電容(等效電容等效電容)的倒數(shù)等于各個電容的倒數(shù)等于各個電容器電容倒數(shù)之和器電容倒數(shù)之和.3211111CCCC321UUUUqqqq321若兩個電容元件若兩個電容元件串聯(lián)，則串聯(lián)，則2121CCCCC4)串聯(lián)時工作電壓的選擇串聯(lián)時工作電壓的選擇CqUmin1說明：當說明：當n個相同的電容串聯(lián)時，電容器組個相同的電容串聯(lián)時，電容器組的總的耐壓的總的耐壓壓壓為單個電容耐的為

36、單個電容耐的n倍，故電容倍，故電容器串聯(lián)可提高器串聯(lián)可提高耐壓耐壓電路如圖所示, 已知U=18V, C1=C2=6F, C3=3F。求等效電容C及各電容兩端的電壓U1, U2, U3。 電路如圖所示, 已知U=18V, C1=C2=6F, C3=3F。求等效電容C及各電容兩端的電壓U1, U2, U3。 解解 2與與C3串聯(lián)的等效電容為串聯(lián)的等效電容為VUUFCCCFCCCCC18862236361231323223VUVUCCUUVUU12,62:11:1:1832323232 已知三個電容C1C2C3 的電容分別為3F, 2F,4F,其中電容器C2C3 并聯(lián)與電容器C1串聯(lián)，外加總電壓U為

37、300V，求總電容及各電容器上的電量和電壓。 已知電容C1=4F, 耐壓值UM1=150V, 電容C2=12F, 耐壓值UM1=360V。（1） 將兩只電容器并聯(lián)使用, 等效電容是多大？ 最大工作電壓是多少？（2） 將兩只電容器串聯(lián)使用, 等效電容是多大？ 最大工作電壓是多少？ 已知電容C1=4F, 耐壓值UM1=150V, 電容C2=12F, 耐壓值UM1=360V。（1） 將兩只電容器并聯(lián)使用, 等效電容是多大？ 最大工作電壓是多少？（2） 將兩只電容器串聯(lián)使用, 等效電容是多大？ 最大工作電壓是多少？解（1） 將兩只電容器并聯(lián)使用時, 等效電容為FCCC1612421其耐壓值為其耐壓值為

38、VUUM1501（2） 將兩只電容器串聯(lián)使用時, 等效電容為FCCCCC31241242121 求取電量的限額。求取電量的限額。VCqUVCqUUCuCuCqCUCqCUCqMMMMMMMMMMMM2001031062001012106150106,1032. 436010121061501046464214min22113622246111 求工作電壓。求工作電壓。10.電容器的充放電規(guī)律 電容器充放電實驗電路 a）實驗電路；b）充電；c）放電電容充電過程若電容與直流電源相接，電路中有電流流通。兩塊板會分別獲得數(shù)量相等的相反電荷，此時電容正在充電，其兩端的電位差vc逐漸增大。一旦電容兩端電壓vc增大至與電源電壓V相等時，vc = V，電容充電完畢，電路中再沒有電流流動，而電容的充電過程完成。由于電容充電過程完成后，就沒有電流流過電容器，所以在直流電路中，電容可等效為開路或R = ，電容上的電壓v