(完整版)中職【電工基礎】電容器練習和答案解析

第三章電容器3-1電容器與電容量一、填空題1、 兩個相互絕緣又靠的很近的導體組成一個電容器。這兩個導體稱為電容器的兩個極板，中間的絕緣材料稱為電容器的介質。2、 使電容器帶電的過程稱為充電；充電后電容器失去電荷的過程稱為放電。3、電容的單位是法拉（F），比它小的單位是微法（μF）和皮法（pF），它們之間的換算關系為：1F=106μf=1012pF。4、電容是電容器的固有屬性，它只與電容器的極板正對面積、極板間距離以及極板間電介質的特性有關，而與外加電壓大小、電容器帶電多少等外部條件無關。、判斷題、只有成品電容元件中才具有電容。（×）。、平行板電容器的電容與外加電壓的大小成正比。（×）、平行板電容器相對極板面積增大，其電容也增大。（√）4、有兩個電容器，且C1>C2，如果它們兩端的電壓相等，則 C1所帶的電荷較多。（√）5、有兩個電容器，且C1>C2，若它們所帶的電量相等，則C1兩端的電壓較高。（×）這種說法對三、問答題這種說法對1、有人說：“電容器帶電多電容就大，帶電少電容就小，不帶電則沒有電容。嗎？為什么？答：這種說法不對。因為電容器的電容是它的固有屬性，它只與他的結構有關，電容器的結構不改變則電容就不會變。所以以上說法是不正確的。2、在下列情況下，空氣平行板電容器的電容、兩極板間電壓、電容器的帶電荷量各有什么變化？（1）充電后保持與電源相連，將極板面積增大一倍。（2）充電后保持與電源相連，將極板間距增大一倍。（3）充電后與電源斷開，再將極板間距增大一倍。（4）充電后與電源斷開，再將極板面積縮小一倍。（5）充電后與電源斷開，再將兩極板間插入相對介電常數 εr=4的電介質。εS Q答：由C= 和C=可得dU（1） 空氣平行板電容器的電容C增大1倍、兩極板間電壓不變、電容器的帶電荷量增大1倍。（2） 空氣平行板電容器的電容C減小1倍、兩極板間電壓不變、電容器的帶電荷量Q減小1倍（3） 空氣平行板電容器的電容C減小1倍、兩極板間電壓增大1倍、電容器的帶電荷量Q不變（4） 空氣平行板電容器的電容C減小1倍、兩極板間電壓增大1倍、電容器的帶電荷量Q不變（5） 空氣平行板電容器的電容C增大4倍、兩極板間電壓減小4倍、電容器的帶電荷量Q不變

3-2電容器的選用與連接、填空題1、電容器額定工作電壓是指電容器在電路中1、電容器額定工作電壓是指電容器在電路中耐壓。在交流電路中，應保證所加交流電壓的能長期可靠工作而不被擊穿的直流電壓，又稱最大值不能超過電容器的額定工作電壓。2、電容器串聯之后，相當于增大了兩極極板間的距離，所以總電容小于每個電容器的電容。3、電容器串聯后，電容大的電容器分配的電壓 小，電容小的電容器分配的電壓大。當兩只C2電容器C1、C2串聯在電壓為U的電路中時，它們所分配的電壓U1=C1+C2U,C1U2= U。C1+C24、電容器并聯后，相當于增大了兩極板的面積，所以總電容大于每個電容器的電容。二、計算題1、如圖3-1所示電路中，1、如圖3-1所示電路中，C1=15μF，C2=10μF，C3=30μF，C4=60μF，求A、B兩端的等效電容。C115μFC210μF圖3-1解：C3C4串聯則C34=C3+C4=30+60=20(μf)C34與C2并聯C234=C34+C2=20+10=30(μF)C1C23415×30C234與C1串聯C1234=C1+C234=15+30=10(μf)CAB=C1234=10μf答：A、B兩端的等效電容為10μf。2、兩只電容器C1和C2，其中C1=2μf，C2=6μF，將它串聯到U=80V的電壓兩端，每只電容器兩端所承受的電壓是多少？若將它們并聯接到U=80V的電壓兩端，每只電容器所儲存的電量是多少？C2解：由串聯電容器分壓公式U1= ×U得C1+C2C1 2U1=2+6×80=60(V)U2=×U1=2+6×80=60(V)U2=×U=C1+C2 2+6×80=20(V)兩個電容并聯時：每個電容器的端電壓相同，則有Q=CU得Q1=C1U=2×10-6×80=1.6×10-4（C）Q2=C2U=6×10-6×80=4.8×10-4（C）答：將它串聯到U=80V的電壓兩端，每只電容器兩端所承受的電壓是 60V、20V。將它們并聯接到U=80V的電壓兩端，每只電容器所儲存的電量是 1.6×10-4C、4.8×10-4C。3、有若干個2μf、3μf的電容，怎樣組成10μF的電容？（要求用兩種方法，且使用電容數量最少）

C=10μ2Cμ1C=10μ2Cμ1F2Cμ2F3Cμ3F3Cμ4F題3-2-2-3（方法1）2Cμ9FC=10μ2CμC=10μ2Cμ5F3Cμ6F3Cμ7F3Cμ8F題3-2-2-3（方法2）三、實驗題做實驗時，第一次需要耐壓50V、電容是10μF的電容器；第二次需要耐壓10V、電容是200μF的電容器；第三次需要耐壓20V、電容是50μF的電容器。如果當時手中只有耐壓10V、電容是50μF的電容器若干個，那么怎樣連接才能滿足實驗需求？試畫出設計電路圖。

C1 C250μC1 C250μF 50μFC3 C450μF 50μFC550μF等效電容C=10μf耐壓U=50VC6C7C850μF50μF50μFC950μ5C01μF0C115C01μF0C1150μFC1250μFC1350μF等效電容C=50μf耐壓U=20V3-3電容器的充電和放電、填空題1、圖3-2所示電路中，電源電動勢為E，內阻不計，C是一個電容量很大的未充電的電容器。當S合向1時，電源向電容器充電，這時，看到白熾燈HL開始較亮，然后逐漸變暗，從電流表A上可觀察到充電電流在減小，而從電壓表可以觀察到電容器兩端電壓 增大。經過一段時間后，HL不亮，電流表讀數為0，電壓表讀數為E。圖3-2圖3-22．在電容器充電電路中，已知電容C=lμF，在時間間隔0.01s內，電容器上的電壓從2V升高到12V，在這段時間內電容器的充電電流為0.001A；如果在時間間隔0.1s內，電容器上電壓升高10V，則充電電流為0.0001A2．在電容器充電電路中，已知電容3．將50μF的電容器充電到100V，這時電容器儲存的電場能是0.25J；若將該電容器若將該電容器繼續(xù)充電到200V，電容器內又增加了0.75J電場能。4．電容器是儲能元件，它所儲存的電場能量與電容和電壓的平方成正比，電容器兩端的電壓不能突變。R和C的乘積稱為RC電路的時間常數，用τ表示，單位是s。二、問答題1．當用萬用表R×lk擋位檢測較大容量的電容器時，出現下列現象，試判斷故障原因。測量時表針根本不動。故障原因：電容器內部斷路或容量很小，充電電流很小，不足以使指針偏轉。測量時表針始終指在0的位置，不回擺。故障原因：電容器內部短路。表針有回擺，但最終回擺不到起始位置，即“∞”位置。故障原因：電容器漏電量很大。此時讀數為漏電電阻值。2．時間常數和哪些因素有關？時間常數的物理意義是什么？答：時間常數與R和C的大小有關。時間常數的物理意義是：電容器的充、放電的快慢由時間常數τ決定。τ越大，過渡過程越長；τ越小，過渡過程越短。一般認為， t=(3~5)τ時，過渡過程基本結束，進入穩(wěn)定狀態(tài)。三、計算題1．一個電容為100μF電容器，接到電壓為100V的電源上，充電結束后，電容器極板上所帶電量是多少？電容器儲存的電場能是多少？解：Q=CU=100×10-6×100=0.01(C)11Wc=CUc2=×100×10-6×1002=0.5(J)22答：電容器極板上所帶電量是0.01C，電容器儲存的電場能是0.5