8电容器的电容教案

8电容器的电容教案（精选12篇）

8电容器的电容教案 篇1

电容器的电容

重/难点

重点：电容的概念，影响电容大小的因素。难点：电容器的电容的计算与应用。

重/难点分析

重点分析：电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。平行板电容器的电容C与介电常数ε成正比,跟正对面积S成正比,跟极板间的距离d成反比。

难点分析：做电容器的题主要抓住两点：（1）电容器若连在电源中，唯一能确定的是电容器的电压永远和电源电压保持一样。（2）电容器若断开电源，唯一能保证不变的是电容器的电荷量保持不变。

突破策略

我们用相机照相时，光线不足的时候会打开闪光灯，可大家知道闪光的能量是从哪里来的呢？下图是一种带有内置闪光灯的照相机，相机内装有容量很大的电容器。

不但相机中含有电容器，生活中的许多电器中也都含有电容器。

[学生活动]利用互联网搜索：在我们的日常生活中，哪些电器中用到了电容器？

教师用课件展示互联网链接图片——电视、电脑、VCD等线路板。

这么多的电器中用到了电容器，电容器是什么样的元件？它的构造、原理和作用有哪些呢？

（一）电容器

[教师活动]出示一纸质电容器并将其拆开，请大家观察它的构造。学生汇报观察结果：该元件有两片锡箔(导体)，中间是一层薄纸(绝缘)。课件展现

[教师板书]任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器。[教师活动]给学生出示相距10cm的两金属板，平行相对放置，并提出思考问题：

这套装置能否构成一个电容器？

学生思考后回答：能，两金属板是导体，中间的空气是绝缘物体。教师总结：这种电容器叫平行板电容器，其中的绝缘物质为电介质。[教师演示]按图连接电路，提示学生注意观察实验现象：当S接a和接b时，观察电流表指针的偏转情况。

[学生总结]当S接a时,电流表指针发生偏转。当S接b时,电流表指针反向偏转。教师用课件模拟电容器的充放电过程：

[学生活动]观察动画，总结电容器的充放电规律。[教师点拨学生总结结论并板书] 1．把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板将分别带上等量的异号电荷，这个过程叫充电。

2．当用导线把充电后的电容器两极板接通，导线中也有电流通过，两极板上的电荷中和，电容器又不带电了，这一过程叫放电。

注意：我们把一个极板所带电荷量的绝对值叫电容器的所带电荷量Q。[问题讨论]独立思考后回答下题，可以看书寻找答案。

有电流就有电流做功，会消耗能量，在充放电过程中能量如何转化的？ 学生思考后回答：充电：电源能量电场能 放电：电场能其他形式能

[类比探究]水杯可以盛水，可称为水容器。水杯存水的本领大小由什么决定，电容器储存电荷的本领的由哪些因素决定呢？

【教师板书】

（二）电容

电容：反映电容器储存电荷的本领，用Ｃ来表示。

[学生活动]如何分析水杯存储水的本领，先独立思考，然后再小组讨论回答下题。

学生思考后回答：可用水量比深度来判断水杯存水的本领。[学生活动]先猜想如何表示电容器的电容，然后阅读课本相关内容。学生回答：电荷量与电压的比值来表示。

[教师总结]可用电容器所带电量与两板间电压的比值来描述电容器容纳电荷的本领。

学生活动：利用互联网搜索学习电容器的电容与电容器所带电荷量Q、电容器两极板间的电势差U的关系是怎么得出来的。思考C与Q、U有关吗，C由Q、U决定吗？

学生思考后回答：C不由Q、U这些外界因素决定，因为C由电容自身决定。[教师板书] 电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容的电容。

比值定义式：C=Q/U，C不由Q、U决定

物理意义：电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量 单位：法拉符号：F，1F＝C/V

1F＝106F＝1012pF

[学生活动]电容器的电容与极板间的电压、极板所带的电荷量无关，那与什么因素有关呢？下面我们以平行板电容器为例来研究一下。

(三)平行板电容器的电容

[学生活动]猜想平行板电容器的电容可能与什么因素有关？

学生回答：可能与极板面积、板间的距离、两板间的绝缘物质有关。[学生活动]思考用实验如何来探究电容跟这些因素间的关系？ [师生总结]采用控制变量法。[实验步骤](1)介绍静电计：静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。使用时把它的金属球跟一个导体相连(或者同时接地)，从指针的偏转角度就可以测出两个导体问的电势差。

(2)实验探究

甲、保持极板上的电荷量Q、S不变，改变平行板两极板的距离d

⑷从理论角度进行定量研究，表明： 当平行板电容器两极板之间是真空时，CS； 4kd当板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的r倍，即C[学生活动]阅读课本，了解几种电介质的介电常数。

rS。4kd(四)常用电容器

[学生活动]阅读课本认识常见电容器，了解它们的构造和特点。常见电容器：(1)分类方法

①按形状分：圆柱形电容器，平行板电容器，球形电容器等。②按构造分：固定电容器，可变电容器，半可变电容器等。

可变电容器通常是通过改变正对面积或改变极板间距离来改变电容的。电容器的重要参数：

(1)击穿电压：电容器两极间电压超过某一数值，电介质被击穿，电容器损坏，这个极限电压为电容器的击穿电压。电容器正常工作时的电压应低于击穿电压。

(2)额定电压：电容器长期工作时所能承受的电压，额定电压低于击穿电压。

突破反思

本节课在物理教学情景的设计上打乱了书中的教学结构，运用了多种教学手段，以增加学生对抽象概念的理解，特别是对“电场能”、“电容”概念的理解，运用实验和多媒体的教学手段，效果比较明显。本节课在多媒体、实验的运用上，相互补充，克服了单一媒体运用对课堂教学呆板的形式，整合了课堂教学资源，起到了一定的作用。

8电容器的电容教案 篇2

随着人类对能源的需求量与日俱增、传统能源的几近匮乏和耗能设备的持续增加而日益加剧, 其导致的直接后果是, 一方面人们会对传统的能源剥夺更为激烈, 另一方面会对环境造成巨大的压力。因此, 急需一种解决上述问题的有效途径, 从而缓解人类对于能源的大量需求, 这正是新能源材料逐步成为未来社会主流能源的内在动因和推动力量。新型环保节能设备, 超级电容器在这一时代背景下应运而生, 并在当今社会逐渐地占有一席之地。根据充放电机制的不同, 电化学电容器可以分为以下几类:

(1) 双电层电容器。这类材料通常采用高比表面积的碳材料作为电极使用, 主要包括:活性炭、碳毡、碳气凝胶、碳纤维以及目前较为热门的碳纳米管、碳纳米片和石墨烯等[1,2,3,4,5]。这类材料是通过利用电极和电解质界面的双电层来存储电荷的。碳材料作为双电层电容器的工作电极, 主要利用了其较高的比表面积、优异的循环稳定性、宽的电位窗口、可用于有机电解质体系从而在更宽的温度范围内使用等优点。但是碳基双电层电容器的不足也是很明显的, 相较于后文所介绍的赝电容电极而言, 双电层电容器往往存在着比电容普遍较低的弊端, 一般小于500F/g (而赝电容材料的比电容数值往往都在500F/g以上) , 改进其不足的方式主要可以通过对碳材料表面进行活化以引入含氧官能团、提高碳材料的比表面积、与赝电容材料进行复合等方法。

(2) 赝电容超级电容器。这类电容器的电极材料往往选用赝电容材料, 它们是通过表面或近表面快速、近可逆的化学反应来实现电荷存储的。而如果将赝电容进一步细化, 可以分为二维反应过程中电化学活性分子的单分子或类单分子层在基体表面发生电吸附和脱附进而转移电荷的“吸附赝电容”以及电活性物质通过氧化还原反应产生氧化态或者还原态来存储能量的“氧化还原赝电容”两种类型。赝电容材料主要有过渡金属氧化物和氢氧化物[6,7]、导电聚合物两种。过渡金属氧化物和氢氧化物通过表面和/或内部的氧化还原反应来进行电荷转移过程, 进而存储能量, 而导电聚合物材料主要是利用其掺杂-去掺杂电荷过程来实现能量的存储和释放。赝电容电容器的优点是能够通过提供较高的比电容, 往往能够达到1000F/g以上, 同时可以通过制备手段的变化, 形成多种形貌、结晶度、相结构的电极材料, 从而得到具有不同电化学性能的电极材料。

(3) 混合型超级电容器或称非对称型超级电容器。它们是指由形成双层电容的碳负极与其它碳材料、金属氧化物、金属氢氧化物、导电聚合物或无机化合物等材料作为正极构成的超级电容器。目前水溶液电解质体系中, 已有碳-氧化镍混合电容器产品, 同时正在发展有机电解质体系的碳-碳、碳-二氧化锰等混合型超级电容器[8]。

此外, 根据所工作电解液的不同, 超级电容器又可以分成液相和固相两种。液相超级电容器又可以分为水系、有机系、熔融盐以及离子液体等类型, 水相体系主要采用的是水溶液作为溶剂, 选用不同的酸、碱或者无机盐作为电解质或者氧化还原反应物以实现其电极工作的, 其优点在于许多高理论比容的赝电容电极材料都是通过该体系得以实现的, 但是, 水的分解电位 (即发生析氢和析氧过程的电位) 以内所能工作的电位窗口较窄, 往往只在1V范围内, 因此限制了超级电容器能量密度的提高;而有机电解液或者离子液体, 往往能将工作电位窗口提高到3V以上, 在一定程度上满足了超级电容器高能量密度的要求, 但是能够在该体系中工作的电极材料种类不如在水系中的多, 一般主要有碳材料、二氧化锰、氧化钌等, 而对于大部分的赝电容电极材料来说, 由于在该电解液体系中不能提供其表面氧化还原反应所必须的反应离子, 因为在很大程度上受到了局限和制约。

2 结论

超级电容器可分为双电层电容器、赝电容超级电容器、混合型超级电容器或称非对称型超级电容器。根据所工作电解液的不同, 超级电容器又可以分成液相和固相两种。

摘要：超级电容器是一种新型绿色储能装置, 电化学电容器 (又叫超级电容器) 由于兼有传统电容和电池的双重功能, 其具有充电速度快、放电电流大、效率高、体积小、循环寿命长、工作温度范围宽、可靠性好、免维护和绿色环保等优点, 在汽车、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等方面有着巨大的应用价值和市场潜力, 引起了国内外科研机构、生产厂家的高度重视, 因而在人类生活和生产的各个领域都有着广阔的应用前景。本文主要对超级电容的分类进行了简要阐释。

关键词：超级电容器,分类,原理

参考文献

[1]Sun Dongfei, Yan Xingbin, Lang Junwei.JOURNAL OF POWER SOURCES[J], 2012, 222, 52-55.

[2]Zhou Zhengping, Wu Xiang-Fa.JOURNAL OF POWER SOURCES[J], 2013, 222, 410-416.

[3]Li X., Zhitomirsky, I..JOURNAL OF POWER SOURCES[J], 2012, 221, 49-56.

[4]Fic Krzysztof.Frackowiak Elzbieta.Beguin, Francois.JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY[J], 2012, 22 (46) :24213-24223.

[5]Khanra Partha, Kuila Tapas, Bae Seon Hyeong.JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY[J], 2012, 22 (46) :24403-24410.

[6]Yan Tao, Li Zaijun, Li Ruiy.JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY[J], 2012, 22 (44) 23587-23592.

[7]Wang Xu, Liu Wan Shuang, Lu Xuehong.JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY[J], 2012, 22 (43) :23114-23119.

8电容器的电容教案 篇3

记者求证：记者致电公司证券部，工作人员表示消息属实。

江海股份（002484）近期在投资者互动平台上表示，公司超级电容正式量产将在八月份，目前市场等反应良好。

据了解，超级电容是第三代储能装置，拥有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽等优点，预计未来有机会大面积替代锂电池及铅酸电池。

公司目前对多种超级电容技术路线进行战略性布局，包括传统的碳基超级电容、锂离子超级电容及水系超级电容等产品线。其中，锂离子超容（LIC）是将锂离子充电电池的负极与电双层电容器的正极组合在一起，与传统电双层超级电容相比，能量密度高；充电时间快，且相比锂电池3000 次的充放电寿命，锂离子超容可达几十万次充放电；电容及配套充电装置成本低。远期来看，预计在公交、客车、地铁、AGV、风电变桨、电梯、工程机械、港口机械等领域市场需求潜力达上千亿元。

公司的锂离子超容能完美解决能量密度低、成本高等难题，从公司的技术沉淀、专利和成本优化能力来看，预计公司将成为全球级锂离子超容的龙头。

电容器充放电教案 篇4

引入部分：

师：同学们，请大家看老师手里拿的是什么？

组织教学完毕后，教师手里拿着一架照相机，问。生：老师，这节课您要给我们照相吗？

学生感到挺新鲜，有学生问。

师：是的，我想给你们拍一张反映课堂学习生活的照片，怎么样？准备好了吗？

生：哦„„

课堂气氛顿显活跃，学生们份份下意识地摆好姿势。教师举起相机，对准全体同学，按动快门，相机发出耀眼强光，学生精神振奋，余兴未衰。

师：在我按动快门的一瞬间，你们已经注意到了相机发出强烈的闪光，大家知道这是怎么一回事吗？

学生思考片刻，有学生回答。

生：相机闪光灯瞬间有强电流通过吧？！。

师：是啊！大家真聪明！可是大家知不知道闪光灯的瞬间电流是怎么产生的呢？

学生纷纷摇头，露出疑惑并欲探究的表情。

师：好吧，我们今天就一起通过实验来研究这一问题。请同学们翻开教材第三节〈〈电容器的充放电过程〉〉。

教师板书课题：电容器的充放电。课代表分发实验讲义。

点评：通过创设距学生生活感知很近的真实情境，巧妙自然地渗透教学主题，激发学生的求知欲。

新授部分： 师：这节课，我们要通过充放电实验的操作，学会识别实验中所用仪器，观察仪表指针变化，分析电容器充放电的物理过程，总结充放电的基本结论。下面我把实验器材及注意事项介绍一下。这节课所用的实验器材有检流计一块，伏特表一块，低压直流电源一台，充放电线路板、导线若干。检流计要串联接入线路中，若右偏，说明电流由“+”极流入，“—”极流出；左偏反之。要把伏特表并联接在电容器的两边，注意“+”极接高电位，“—”极接低电位，测量前估计检流计和伏特表的量程，实验前电容器不要带电。大家先阅读一下实验讲义，就可以开始做了。学生看讲义理解。一段时间以后，每个小组清点所在实验台的器材，并加以识别。然后，学生间按要求相互配合，接好实验电路，教师检查完后开始实验操作。学生分组实验，观察并记录实验结果，按要求反复三次操作，将结果记录表一与表二中（表一与表二略）。教师将各组实验的进程及正确率列入各组评比加分条件，调动学生的积极性。转换开关K拔到1位置，观察仪表指针偏转情况，填写表一。转换开关K拔到1位置后，立即转到2位置，观察指针偏转情况，填写表二。关闭电源，结束实验操作过程，进入下一阶段。（图1）

图1

实验电路图

师：请同学们关闭电源。我们一起来分析一下从刚才这个实验中能够得出什么样的结论。学生停止实验，关闭电源。教师出示投影片，启发学生。

师：检流计指针偏转由最大一直减小到零，这说明了什么？ 生：说明与电容器相连接的电路电流由最大减小到零。师：那么，电路中的电流是怎样形成的呢？

生：电子的定向移动形成的。

师：大家能用电子的移动情况来解释这一现象吗？我们看看哪组同学说的更有道理。学生分组讨论，有的学生还画出了电路图进行研究。

师：好，哪组同学能到前面发言，解释表一的现象？ 师：请2组派一个代表发言。

生：表一现象：当电容器接通电源以后，在电场力的作用下，与电源正极相接电容器极板的自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下，正极由于失去负电荷而带正电，负极由于获得负电荷而带负电，正、负极板所带电荷大小相等，符号相反，见图。电荷定向移动形成电流，由于同性电荷的排斥作用，所以开始电流最大，以后逐渐减小，在电荷移动过程中，电容器极板储存的电荷不断增加，电容器两极板间电压UC等于电源电压U时电荷停止移动，电流I=0，见图2和图3。

图2

(b图)

图3

师：很好，由同学分析可知，在电源作用下，电容器的充电使其两极板上储存大小相等，符号相反电荷，电流由最大减小到零，电压由零增加到电源电压，且电流与电压方向一致。教师板书充电结论。

师：哪组同学能解释一下表二的现象？

一学生发言。

生：开关闭合，通过导线的连接作用，电容器正负极板电荷中和掉。

师（结合图4进一步讲解）：总结的非常精辟。当K闭合时，电容器C正极正电荷可以移动负极上中和掉，负极负电荷也可以移到正极中和掉，电荷逐渐减少，表现电流减小，电压也逐渐减小为零。

图4

生：老师，我们可不可以由表二现象得出“电容器在放电过程中电荷逐渐减少”这样的结论？ 师：体会得很好！这就是我们这节课要掌握的第二个结论。充电的电容器电荷逐渐减小过程称为电容器放电过程，且电流、电压由最大减小到零，方向相反。教师板书结论二。学生将结论填入实验讲义。教师：好，我们今天的研究到此结束，谁还能发现我们开课提出的问题与本次课两个结论有何关系呢？

学生思考后举手。

生：闪光灯发出强烈闪光的原因是电容器充放电过程中储存能量通过闪光灯突然释放的结果。）

【通过实验，进行发现式学习，培养学生操作、观察、分析、总结能力。在小组讨论时，教师巡回检查学生的操作情况并给予指导，及时纠正问题，合作气氛热烈，学生在合作学习中体会探求知识的乐趣。以演示法为辅助教学方法，采用启发式进行教学，启发学生创新思维，将感性认识上升到理性认识，突破电容器充放电难点，得出了电容器充放电的基本结论。同时紧扣情境创设，前后有机呼应。】 巩固练习部分：

教师放投影片，出练习题。

1、如图5所示：问S刚闭合瞬间，哪个电压表示数大？充电完毕时哪个电压表示数大？电流表在何时示数最大？

图5

2、思考题：在检修收音机或电子仪器及电力系统高压整流设备时，切断电源需把滤波或整流用电容短接一下，为什么？

生（回答1题）：V2，V1,刚闭合。生（回答2题）：让充电容器放电，防止放电电流损坏仪表及其它元件。

师：回答得很好。本次课，我们通过实验，发现了电容器的充放电过程实质就是储存和释放电荷的过程，表现为电流、电压的变化。如果我们把实验电源改成交流，那会怎么样呢？大家回去可以带着这个问题思考一下。师：今天的作业是“试说明电容器充放电物理过程”。下课！

示波器测电容设计性实验教案 篇5

指导老师：钟双英

教学目的

1、进一步熟悉数字示波器的主要技术性能与使用并利用示波器测电容的容值。

2、观察RC和RLC串联电路暂态过程，加深对电容充、放电规律特性的认识。

3、学会用半衰期方法测量RC暂态过程时间常数。

4、观察RLC串联电路的谐振现象，用示波器确定谐振频率。教学内容要求

1、依据自己的设计实验方案，选取两种不同的方法测量电容的容值。

2、观察RC和RLC组成的串联电路暂态过程，测量相应暂态过程的时间常数并与理论值比较。

3、把正弦交流电输入到RLC组成的串联电路时，观察谐振现象，确定谐振频率。教学学时：6学时 实验仪器

双踪数字示波器、多功能信号源、电阻、电容、电感、导线若干 教学重点

1、RC暂态过程及RLC串联电路谐振现象观察分析

2、示波器的熟练使用及正确测量数据

3、设计性实验报告的撰写及实验数据处理、结果对比分析。教学过程

第一次课（3学时），让同学进一步熟悉数字示波器的主要技术性能与使用，并根据实验室提供的仪器回答预习问题及设计实验方案。

预习问题如下：

1、查阅资料，整理RC、RLC串联电路暂态特性、稳态特性、谐振特性及电容元件在生活生产中的应用。

2、设计两种种实验方法测量给定电容的容值，说明每种方法依据实验原理、实验步骤。

3、在实验中如何判断RLC串联电路发生了谐振？为什么？

4、RLC串联电路谐振频率是否依赖电阻R是否影响？改变C是否影响谐振频率？

5、用示波器如何确定RLC串联电路谐振频率？

6、实验时有哪些应注意的事项？

第二次课（3学时），自主完成实验数据的测量。

1、依据自己的设计实验方案，选取两种不同的方法测量电容的容值。

2、观察RC和RLC组成的串联电路暂态过程，测量相应暂态过程的时间常数并与理论值比较，测出电容的实验值。

3、把正弦交流电输入到RLC组成的串联电路时，观察谐振现象，确定谐振频率，给出电容的实验值。设计性实验报告要求

1、阐明实验的研究意义、实验依据原理、设计测量方案和实验步骤。

2、根据实验结果，比较两种测量方法的测量精度并与理论值比较，分析误差来源。

《电容器的电容》教学设计 篇6

一．教材分析

《电容器的电容》是人教版高中物理选修3-1第一章静电场中第8节内容。其主要内容包括：电容器、电容、平行板电容器的电容和常用电容器。本节中包含两个考纲中的Ⅰ级知识点，即常用的电容器,电容器的电压、电量和电容的关系,是高考中的重要知识点，也是电场一章的重点。它是学完匀强电场后的一个重要应用，也是后面学习交流电路（电感和电容对交流电流的影响）和电子线路（电磁振荡）的预备知识，在教材中起承上启下的作用。二．学情分析

由于本节要用到静电场中电荷、电势差的知识，若学生对这部分知识理解不够，分析起问题来就会显得吃力。同时，在学习电容器的充、放电过程时，需要学生具备较好的概括及抽象思维能力，而高中生抽象思维能力水平不高，所以此处易成为学习本节的难点。探究影响平行板电容器电容大小的因素，需学生猜想、设计实验并验证，学生的探究能力和较弱的动手能力会影响实验过程。三．教学目标 1．知识与技能

⑴．知道电容器的概念及构造，认识常见的电容器；

⑵．理解电容的概念及定义方法，掌握电容的定义式、单位，并会用定义式进行简单的计算；

⑶．通过探究实验了解影响平行板电容器电容大小的因素；了解平行板电容器的电容公式，知道改变平行板电容器的电容大小的方法。2．过程与方法

⑴．通过实验感知电容器的充、放电过程；

⑵．通过电容与水容器的类比，体会电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量； ⑶．通过探究试验找出影响平行板电容器电容大小的因素。3．情感态度与价值观

通过本节学习，让同学体会电子元件的奇妙，增强探索物理世界的奥秘的好奇心，通过探究试验，增强学生设计实验、处理实验数据的能力，并在实验中体会探索规律的艰辛以及获得成功的喜悦。四．教学重点和难点

本节的重点内容是常用的电容器，电容器的电压、电量和电容的关系。其难点一是电容器的构造和充、放电；二是对电容概念的理解和定义式，为突破该点我首先利用传感器形象展示电容器的电量和电压，再用水容器和电容器类比，理解电容；三是如何探究影响平行板电容器电容的相关因素，针对操作难点我对实验器材进行改进以降低实验难度。五．教学方法

针对学生情况和教材的重、难点，设计了如下教学方法： 1．启发式教学

针对问题创设情境，学生在教师的启发下解决问题，可以充分体现学生的主体地位。2．类比法教学

本节利用水容器水量与水面高度关系来类比电容器带电量与电压的关系，帮助学生对电容的理解。

3．探究式实验教学

引导学生自主探究平板电容器的电容与极板正对面积、极板距离、介电常数三者之间的关系，使学生在探索中加深对知识的理解，找出自己渴望得到的答案。六．教学过程

1．课堂引入（2分钟）

利用家中的洗衣机故障为例引入电容器，洗衣机通电后不工作，用手启动旋转桶后能工作，经检修更换启动电容器后正常工作，可见电容器是一个重要的元件。

在大量的用电器中都用到电容器，让学生观看收音机、电视机、VCD和计算机线路板上的电容器，形成直观的认识。

2．电容器的构造（5分钟）

电容器的外形多种多样，以纸质电容器为例介绍电容器的构造。让学生拆开纸质电容器，观察电容器的基本构造，并总结电容器的构造。

思考：两个叠放在一起的金属盆，中间用绝缘的塑料隔开，能否构成一个电容器？两个相互靠近的人，能否构成一个电容器？

由学生总结：任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，都可以看成一个电容器。

3．电容器的作用（5分钟）

由水容器能盛水引出电容器能储存电荷，让学生思考一下如何将电荷“倒入”电容器中，学生能分析出将电容器接到电源上给电容器充电。以动画为例帮助学生理解电容器充、放电的过程，引导学生注意“电容器所带电量为一个极板电荷量的绝对值”，还应注意电容器储存电荷的同时，两极板间有电压，也储存了电场能。

提出问题：电容器储存电荷与两板间的电压有什么关系？

因为我们无法直观的观察电容器储存电荷的多少，我们利用计算机和电流、电压传感器辅助设备，展示充电电流的波形图线，得出电容器充电电压与电荷量的关系图线，由图线可直观的看出电压与电荷量成正比。不同的电容器在相同的电压下充电电荷量不同，但电压与电荷量仍成正比。4．电容

不同的电容器使两极板间的电压均为1V时，所带电荷量不同，与此类同，不同的容器使其中的水位均为1cm时，水的体积不同。但同一个容器，使水位每升高1cm，所加入水的体积相同。升高的水位与加入水的体积成正比，提出问题：加入水的体积与水位升高的高度之比表示什么？学生能总结出比值为容器的底面积，与容器中有无水和水量的多少无关，由容器本身决定。

进一步对比：同一个电容器，每使板间电压增加1V，所需电荷量相同，提出问题：电容器的电荷量与板间电压的比值表示什么？因为两者成正比，比值用常数C表示，即电容器的电容。与电容器是否带电及所带电荷量的多少无关，由电容器本身决定。

5．合作探究

电容器的电容由电容器本身决定，我们以平行板电容器为例，探究影响电容的相关因素。

阅读P30演示实验，讨论以下问题：

（1）影响平行板电容器电容有哪些因素？

（2）当平行板电容器的电容与多个因素有关时，应如何探究？

（3）无法直观的比较电容的大小，应通过什么方法判断电容的变化？（4）如何根据静电计判断电压的变化？

通过以上问题让学生猜想影响电容器电容的因素，并能用控制变量法进行实验探究，又因为无法直接观察到电容的变化，应保持电量不变，通过电压的变化来反映电容的变化，还应学会如何利用静电计来测量电容器两极板的电压。

课本上实验器材较难操作，主要存在以下几个问题，一是板间距离不能太大，距离较大时，改变板间距离，电压变化不明显；二是改变两板的正对面积时，很难保证板间距离的不变；三是向两板间加入电介质时，容易使介质与极板相碰；四是很难保证电容器电荷量不变。通过对实验的改进解决以上问题。

学生实验

总结，6．常用电容器

莱顿瓶:最原始的电容器 篇7

格雷的飞翔男孩实验令观众叹为观止。但格雷使用了各种方法都无法将起电机发出的电储存起来, 电从起电机流到男孩身上之后, 很快就消失了。

到格雷为止, 人们知道电的产生, 也知道了电可以在导体中传导。但是, 人们无法长时间将电能存储。电能存储的重大突破并未发生在当时全世界科技最先进的英国, 而是英吉利海峡对岸的欧洲大陆。那个时代, 欧洲大陆的电学家们同样痴迷于研究电, 在荷兰莱顿 (Leiden) 有一座电学研究中心——莱顿大学, 一位名叫彼得·范·穆森布罗克 (Pieter van Musschenbroek) 的教授完成了18 世纪最重要的科学发明之一——莱顿瓶 (Leyden jar) 。直到今天, 它的原理依然广泛地被用于各种电子设备之中。

与豪克斯比、格雷两人都不同, 穆森布罗克出生于科学世家。他的父亲是一位制造气泵、显微镜、望远镜等科学仪器的制造师。这使得他从小就对知识与科学有着强烈的兴趣, 他的整个学术生涯也更为正统。

穆森布罗克出生于1692 年, 1708 年之前一直在拉丁语学校学习希腊语、拉丁语、法语、英语、高地德语、意大利语以及西班牙语, 可以被称得上是一名语言天才。1715 年他在莱顿大学学习医学并获得了博士学位。他还参加过艾萨克·牛顿 (Isaac Newton) 和约翰·德札古利埃 (John Desaguliers, 命名导体与绝缘体的牛顿助理) 的一些讲座。1719 年他完成了哲学方面的学习。同年, 他在德国的杜伊斯堡大学担任数学和哲学教授, 并在1721 年成为医学教授。1723 年, 他回到荷兰, 成为乌德勒支大学的教授, 在1732 年成为占星学 (当时与天文学密不可分) 方面的教授。

穆森布罗克在1726 年出版的《Elementa Physica》一书在将牛顿的物理学观点传播到欧洲大陆的过程中扮演了十分重要的角色。1734 年11 月, 他被选为英国皇家科学院的外籍院士。

在各个领域取得了一系列学术成就之后, 在1739 年他回到了家乡, 在母校莱顿大学担任教授。

穆森布罗克在莱顿大学求学时, 就对静电学非常感兴趣。由于当时无法存储电能, 在回校担任教授之后, 他和学生开始寻找储存电能的方法, 并最终发明了莱顿瓶。然而, 有趣的是, 这一重大发明与他严谨的学术背景相反, 是源于一次人为的操作失误。

当时, 他的思路是这样的:如果电是如同水一样可以流动的流体 (如格雷所发现的那样) , 那么储存水的方法应该也能储存电。于是, 他将水倒入瓶子里, 将一根导线的一端插入水中, 导线的另一端则与起电器相连。为了保证电荷不跑掉, 他在瓶子和桌子之间垫了一块绝缘体。然而, 不论他如何转动起电器, 都没法把电荷留在瓶子里面。

然而, 有一天出于意外, 他没有把瓶子放在绝缘体上, 而是拿在手里就开始充电。当他用手去触碰瓶盖时, 受到了猛烈的电击, 几乎跌倒。他记录道:“这是一个新颖但可怕的实验, 建议大家切勿尝试。我蒙上帝庇护才幸免于难。”

莱顿瓶所发出的电击是之前的人们所从未见过的。更让人惊讶的是, 它可以将电存储数个小时, 甚至数天。随后, 穆森布罗克尝试用各式各样的瓶子储电。他发现不一定要装水, 只要在玻璃瓶内外壁各贴一层相互绝缘的金属箔, 内层与起电机相连, 外层与大地相连, 起电机产生的电就会储存在瓶子里。瓶子越大、玻璃壁越薄, 存的电就越多。如果用导线将内外金属箔相连则会激烈地放电。

1746 年1 月, 穆森布罗克把他的新发现写信告诉了瑞尼·瑞欧莫 (René Réaumur, 法国科学家, 在许多不同的领域都有成就, 尤其是昆虫的研究, 他所提出的列氏温标曾经在欧洲相当流行) , 让·安托万·诺莱特 (Jean-Antoine Nollet, 法国牧师、物理学家, 1734 年成为英国皇家学会外籍院士) 帮助后者翻译穆森布罗克的拉丁文信件时, 以穆森布罗克发明这个瓶子所在的城市名字将其命名为“莱顿瓶”。

另有文章记载, 一位名叫埃瓦尔德·冯·克莱斯特 (Ewald von Kleist) 的德国科学家在1745 年用装有铁钉的瓶子和起电器相连也得到了类似的结果, 时间比穆森布罗克稍早一些。由于克莱斯特并未公开发表他的研究成果, 因此, 科学界还是认定穆森布罗克为莱顿瓶的发明人。

莱顿瓶很快风靡了全世界, 往东一直传到了东亚的日本, 往西则一直到了美国东海岸, 它成为了全世界第一个迅速全球化的新发明。莱顿瓶被用来作为电学实验的电源。其中, 1746 年, 为莱顿瓶起名的诺莱特的实验最为著名。他让200 名修道士围成一圈, 用铁丝将他们互连, 形成一个周长大概1.6 公里的圆圈。然后, 诺莱特让其中的修道士用手触碰已经充好电的莱顿瓶。此时, 每个修道士因受电击几乎同时跳起来。这个实验向人们展示了电的巨大威力, 同时也说明了电能够非常迅速的传播。有资料记载, 诺莱特曾经在巴黎一座大教堂前邀请路易十五的皇室成员观看了类似的表演。

穆森布罗克在实验室里研究电的储存, 并意外发明了莱顿瓶。

然而, 虽然莱顿瓶风靡全球, 其原理却不为人知。人们的疑问是, 为什么将莱顿瓶拿在手里, 电经身体流入地面时, 反而感受到了更大的电击? 18 世纪中叶, 所有的电学家们都在思考这个问题。莱顿瓶的发明, 标志着人们开始了对电的本质和特性的研究。

到穆森布罗克为止, 电在人们心中的无疑是一种神秘的事物, 它能发光, 能让人感到触电, 能产生火花, 能传导, 能存储。但是, 电的本质, 各种奇怪的电现象依然没人可以解答。而莱顿瓶作为最早的电容器的原理则有待20 年后的富兰克林解开。

8电容器的电容教案 篇8

再论共焦椭圆柱形电容器的电场及电容

利用解析函数的`性质,通过反双曲余弦计算出了由共焦点椭圆导体柱面组成的电容器内电场和单位长度的电容,并对结果作了进一步讨论.

作 者：贾秀敏 JIA Xiu-min 作者单位：河北科技大学,理学院,河北,石家庄,050018刊 名：大学物理 PKU英文刊名：COLLEGE PHYSICS年，卷(期)：200928(9)分类号：O441关键词：共焦椭圆 反双曲余弦 电场强度 复势函数 通量函数

电容器的作用是什么 篇9

2、滤波电容，在电源滤波和各种滤波器电路中使用这种电容电路，可以将一定频段内的信号从总信号中去除。

3、退耦电容，在多级放大器的直流电压供给电路中使用这种电容电路，可以消除每级放大器之间的.有害低频交连。

4、旁路电容，电路中如果需要从信号中去掉某一频段的信号，可以使用旁路电容电路，根据所去掉信号频率不同，有全频域旁路电容电路和高频旁路电容电路。

电力电容器的故障分析及处理 篇10

1 电容器故障现象

1.1 瓷套管及外壳渗漏油

电容器是全密封的电气设备, 由于制造工艺、运输等原因, 出现渗漏油, 导致套管内部受潮, 绝缘电阻降低。随着电容器运行电压、温度等变化, 内部压力增加, 渗漏油部位多发生在瓷套管与金属外壳的联接处以外及金属外壳的焊接缝等处。

1.2 瓷绝缘表面放电闪络

电容器在运行中若缺乏定期清扫和维护, 其瓷绝缘表面因污秽严重, 在电网出现内、外电压和系统谐波的情况下导致绝缘击穿, 局部放电, 造成瓷套管闪络破损。

1.3 外壳鼓肚

当电容器内部元件发生故障击穿时, 介质中将通过很大的故障电流, 电流产生的电弧和高温使浸渍剂游离而分散产生大量气体, 使得电容器内部压力增大, 导致其外壳膨胀鼓肚。这是运行中电容器故障的征兆, 应及时处理, 避免故障的蔓延扩大。

1.4 电容器爆炸

电容器爆炸是一种恶性事故。当电容器内部元件故障击穿造成电容器极间贯穿性短路时, 与其并联运行的其它电容器将对故障电容器充电, 如果注入故障电容器的能量超过其外壳承受的爆破能量, 则电容器爆炸, 当电弧点燃的液体介质溢流时, 还会造成火灾。

2 电容器故障原因分析及对策

2.1 运行电压过高

电容器的运行电压是指电容器所接变电站母线的系统电压, 它直接影响电容器的寿命和出力。运行中电容器内部的有功功率损耗由其介质损耗和导体电阻损耗组成, 而介质损耗占电容器总有功功率损耗的98%以上, 其大小与电容器的温升有关, 可用下式表示:

式中P———电容器的有功功率损耗 (k W) ;

Q———电容器的无功功率 (kvar) ;

tanδ———介质损失角正切值;

ω———电网角频率 (rad/s) ;

C———电容器的电容量 (μF) ;

U———电容器的运行电压 (k V) 。

由公式可知, 电容器的有功功率损耗和电容器输出的无功功率大小均与电容器的运行电压的平方成正比。随着电容器的运行电压增高, 电容器的有功功率损耗增加很快, 温度迅速升高, 绝缘寿命降低。特别是在工频过电压下长时间运行, 电容器损坏更快。因此, 电容器需装较完善的工频过电压保护。

为了延长电容器的使用寿命, 通常规定不得在超过额定电压10%的情况下长期使用。电压过高时电场强度增大, 将使电介质游离, 极板间绝缘老化击穿。另外电压越高, 损耗也大, 温升就高, 寿命就会受到影响。某些110k V变电站的一次电压有时竟高达140k V左右, 月均压也经常保持120.5k V。当电压失压后自动重合闸时, 电容器承受的电压更高, 有可能损坏电容器, 同时还可能导致邻近电器铁心饱和, 产生谐波电压。为防止过电压, 除轻载或停电时要求将电容器暂退出运行外, 也可采用减压运行。另外电容器在运行当中应时刻检查熔丝和放电装置是否完整良好, 大容量的电容器最好装设失压保护。

2.2 运行温度过高

环境温度对电容器的运行温度影响很大。有试验表明, 当温度升高10℃, 电容器的电容量下降速度将加快一倍。电容器长期处于高电场强度和高温下运行将引起绝缘介质老化和介质损失角δ的增大, 使电容器内部温升超过允许值而发热, 缩短电容器的使用寿命, 严重时, 在高电场强度作用下导致电容器热击穿而损坏。

为了防止电容器因运行温度过高导致绝缘寿命降低、电容量下降, 运行中应随时监视和控制其环境温度, 尽可能采用强迫通风, 改善电容器的散热条件。湖南省夏季温度高, 持续时间长, 电容器室内温度经常在45℃左右, 即使采取了通风措施, 也无济于事。为防止电容器因温度过高使内部油膨胀而造成电容器的损坏。一般规定, 当周围环境温度超过+30℃时应开启通风装置;空气温度在+40℃时, 电容器外壳温度不得超过+55℃;空气温度超过+40℃时电容器应停止运行。

2.3 高次谐波引起过电流

2.3.1 过电流

电容器对高次谐波最敏感, 它可能在某一频率下产生谐振, 造成谐波电流过大。谐波源负荷和电容器连接时, 当电容器的容抗和系统的感抗在某一频率下正好大小相等方向相反, 而发生并联揩振时, 谐波电流在系统和电容器之间流动, 使电容器过电流。

要减少这种谐波过电流可采取以下方法:将电抗器与电容器串联, 以错开谐振点。串联电抗器的电抗值应大于电容器的容抗值, 即XLn>Xcn。通常因5次谐波分量最大, 故电容器和电抗器的基本电抗为XL、Xc时, 则5XL>Xc/5, 所以XL>1/25Xc。串联电抗器的电抗值取电容器容量的4%, 一般取6%, 以留有余地。

2.3.2 高次谐波对电容器的危害

近年来, 随着大型电弧炉、整流设备、家用电器等非线性用电设备的广泛应用, 各种谐波源产生的高次谐波电流注入电网, 从而引起电力系统的电压和电流波形的严重畸变。这些畸变的电压和电流将对电容器造成更大的危害。

流入电容器的谐波叠加在电容器的基波上, 如果电容器容抗与系统感抗相匹配构成谐振, 此谐振对高次谐波产生放大作用, 致使电容器过电流和过电压, 严重时可引起器内部的绝缘介质局部放电, 导致电容器鼓肚损坏, 甚至使装置无法正常投入运行。

2.3.3 限制高次谐波的措施

对于电网中影响到电容器安全运行的谐波源, 应通过谐波测试及谐波测试及谐波响应分析找出该谐波源, 根据谐波源产生的原因采取相应的措施。目前, 最有效的办法是在电容器的回路中装设适当参数的串联电抗器或阻尼式限流器来限制电网谐波。

在选择电抗器参数时, 避免回路的容抗与系统感抗匹配产生谐振。在电力系统中, 三相电压波形是对称的, 所以谐波中无偶次谐波分量, 高次谐波主要是奇次分量。在中性点绝缘系统中, 3次谐波不能构成回路, 因此, 只要重点考虑5次谐波分量对电容器的影响。考虑到感抗值应有一定的裕度, 所以一般取可靠系数为1.2~1.5。串联电抗值应按下式选择:

式中XL———串联电抗器感抗 (Ω) ;

Xc———电容器容抗 (Ω) ;

n———谐波次数。

目前, 在110k V及以下变电站内, 通常装设4.5%~6%的串联电抗器或采用小电抗值的阻尼式限流器方式, 使得补偿电容器回路的谐波总阻抗呈现感性。此外, 它还能够限制电容器组的合闸涌流冲击, 减小电容器回路开断时所产生的过电压。

2.4 开断电容器组引起操作过电压

2.4.1 操作过电压的形成

目前, 用于操作10k V电容器组的断路器多采用真空断路器, 但真空断路器在合闸时触头存在弹跳现象, 因而容易发生合闸过电压, 过电压的峰值一般比较低, 对电容器影响不大。由于电容器操作频繁, 特别是当开断电容器组时, 有可能造成电容器重燃或重击穿引起较高的过电压。重燃过电压一般指的是电弧熄灭后, 在工频电压相位角θ为0~90°范围内电弧复燃;重击穿是指θ为90°~180°范围内电弧复燃。电弧复燃会产生过电压, 计算和实测表明:开断电容器组时单相重击穿出现于电容器高压侧的对地过电压可达4.0PU (1.0PU等于合闸后电容器极音稳态电压峰值) 以上;两相重击穿时电容器极间过电压超过2.52UN, 超出国家标准, 即电容器极间可以承受工频交流电压为2.15UN。所以真空断路器重击穿过电压对电容器及电网中其他设备的绝缘是有害的, 必须采取有效的保护措施来限制操作过电压。

2.4.2 限制操作过电压的保护措施

运行经验表明, 电容器组故障与电容器的配套设备质量有关, 尤其是与开关质量的好坏及氧化锌避雷器动作特性的好坏密切相关。为了防止重燃或重击穿产生的过电压危害, 必须提高断路器的触头分闸速度, 提高触头间的介质恢复强度, 减少重击穿的发生。因此, 用作开断电容器组的真空开关, 一定要选用铜铬合金触头的无重燃的真空断路器, 必要时应向厂方申明, 要求对真空管经过“运行老炼”工艺处理或作出质量保证。考虑到变电站母线上的电容器组投切操作频繁, 真空断路器难免发生重击穿而产生很高的操作过电压, 危及电容器组设备的安全运行, 故电容器补偿装置必须装设无间隙氧化锌避雷器来限制过电压幅值。

2.5 电源断开引起失压

运行中的电容器如果突然失去电压, 电容器本身并不会损坏, 可能产生以下两个结果:其一, 变电站因电源侧瞬时跳闸或主变压器断开, 若电容器仍接在母线上, 当电源重合闸或备用电源自动投入时, 将造成电容器带负荷合闸, 以致辞使电容器过电压而损坏。其二, 当变电站失电后电压恢复时, 电容器不撤除, 可能造成空载变压器带电容器合闸, 产生谐振过电压, 将使变压器或电容器损坏。此外, 在变电站停电后电压恢复的初期, 母线电压可能因无负荷而过高, 引起电容过电压, 所以电容器应装设失压保护。失压保护的整定值应能在电容器所接母线失压后可靠动作, 而在母线电压恢复正常后可靠返回, 其动作值一般可整定为0.3~0.6倍额定电压, 动作时间应与本侧出线后备保护时间配合。

3 合理选择电容器接线及保护方式

10k V电容器故障类型有两大类:一是系统异常运行工况对电容器的安全运行造成危害;另一类是指电容器内部 (包括联接线) 故障。不同的电容器故障类型需安装不同的保护。异常工况的保护前面已分析, 这里不作进一步阐述。特别是作为电容器内部故障的主保护, 应能直接反映电容器内部击穿的情况, 因此这类保护的安装与电容器接线方式的选择密切相关。

电容器组的接线方式大体可分为单星形接线、双星形接线和角形接线等几种。接线方式选择是正确简单, 保护配置得合理可靠可使电容器的故障大为减小。在故障情况下, 角形接线的电容器组直接承受线间电压, 任何一相电容器被击穿时, 将形成相间短路, 故障电流很大, 易造成电容器油箱爆炸;而星形接线的电容器组的一相被击穿时, 由于两非故障相的阻抗限制, 故障电流不会太大, 故电容器内部故障的保护采用星形接线且中性点不接地的方式为好, 这种方式接线简单, 灵敏度高, 不受系统接地故障、电压波动和高次谐波的影响, 是一种较为理想的保护方式。目前, 国内普遍采用单星形接线的开口三角电压保护与双星形接线的中性点不平衡电流保护。

4 对电容器熔断器的要求

单台保护熔断器开断性能不好, 是电容器爆炸的原因之一。熔断器如果能成功开断故障电容器, 油箱是不会爆炸的。开断性能不良的熔断器往往是因在运行中灭弧管受潮发胀将管堵塞。此外还有安装方法不当或弹簧不到位, 熔丝熔断后尾线不能迅速弹出等原因影响电弧开断。

性能良好的熔断器可以迅速开断高频涌放电流, 从而可以防止电容器爆炸。目前, 熔断器的质量需进一步改善, 并改进安装方法, 加强运行和维护。

5 结束语

电容器充放电实验的教学建议 篇11

摘要：高中物理电容器充放电实验设置过于简单，不利于学生的理解，增加了学生学习的难度。本人从原教材中的实验的不足和建议两个方面，谈谈自己的看法。

关键词：演示实验，不足，建议 引

言：

电容器充放电实验是高中物理人民教育出版社选修3-1第一章第八节电容器的电容中的难点，在教材中占有重要的地位。这一节是学习静电场后的一个重要应用，也是为以后学习交流电路（电容和电感对交流电的影响）打基础。因此，学习电容器充放电实验是非常有意义的。本人对教材中的实验有以下看法和建议:

一、教材中电容器充放电演示实验的不足

第一，教材中电容器的充放电电路如图所示。该电路演示电容器的充放电过程，不能观察到任何实验现象，让同学们难以想象电容器的充放电过程到底是怎样的。此演示实验较抽象，不利于学生的感性认识，增加了学习的难度。

第二，教材中没有讲述电容器的充放电过程电流的大小的动态变化。在电容器的充放电的过程中，电路中的电流都是逐渐减小的。如果能把此过程演示出来，对学生理解电容器的充放电是一个很好的感性认识补充。

第三，教材中通过类比的方法讲述了电容器所带电量与电容、电压的关系。但是，课本没有演示实验，学生缺乏感性认识。

二、电容器充放电演示实验的设计

第一，增加感性认识，使同学们知道电容器是容纳电荷的容器。通过问题的设置，让大家感受到学习电容器的必要性。（知道干电池放电与电容器放电可能的区别。）

具体演示实验设置如下：

演示实验一：先用某物体与4V的学生电源相连，再用此物体与小灯泡相连。发现小灯泡亮了一下后熄灭，说明该物体可以给小灯泡供电，只不过是发光时间1

较短（猜测：该物体给小灯泡提供的是瞬时电流）。

演示实验二：先用此电容器与12V的学生电源相连，再用此电容器与一小段细铜丝（可以是电线中的一根细铜丝）相连，发现铜丝被迅速熔化并且火花四射。

实验器材：学生电源一台（没有过载保护的学生电源，防止给电容器 充电时，学生电源由于过载保护而自动断电），四个并联的电容器，导线若干，带有接线柱的小灯泡一个

以上演示实验的优点：

1.使学生感性地意识到电容器是容纳电荷的容器，增加了学生们学习物理的兴趣。

2.让学生自己上讲台用电容器点亮小灯泡，使同学们更好地理解电容器的充放电过程，而不是从课本上了解什么是电容器的充放电过程，死记硬背概念。

3.通过实验观察，电容器的放电仅仅是使小灯泡发光一下后熄灭，易知道电容器的放电电流是瞬时电流。

4.通过演示实验二的观察，让大家发现电容器可以在较短时间内放出较大电流，从而点燃一小段细铜丝。我们知道，一般的电池是不允许放出那么大的电流的。而照相机的闪光灯能够发出耀眼的光芒，就是电容器的功劳。通过以上的观察和分析，让同学们知道我们有干电池，为什么还要研究电容器？这样的实验设置进一步激发同学们的学习激情。

第二，通过实验演示，让同学们亲眼看到电容器的充放电电流的变化，增加实验的可信度。同学们利用电容器充放电过程中的电流变化，可以分析推理出电容器的电荷量，电压，电场强度，电势能的变化。

具体演示实验设置如下：

当单刀双掷开关打到1位置时，电容器充电，同学们可以通过如图所示的演示实验看到：电容器充电的过程中，电路中电路的电流、电压的变化。当单刀双掷开关打到2位置时，电容器放电，同学们可以看到：电容器放电的过程中，电路中电流、电压的变化。

实验器材：学生电源一台（没有过载保护的学生电源，防止给电容器充电时，学生电源由于过载保护而自动断电），四个并联的电容器，导线若干，小灯泡一个，可测正反向电流的电流表以及正反向电压的电压表各一个，单刀双掷开关一个。

以上演示实验的优点： 1.通过演示实验，可以很清楚地看到电容器的充放电电流、电压均是逐渐减小的，此实验增强了知识的可信度。

2.通过演示实验，使同学们看到电容器的充放电电流、电压的方向均是相反的。

第三、通过演示实验得到电容器所带电量与电容、电压的关系，增加知识的可信度。

具体演示实验如下：

演示实验电路如图甲所示，其中P为电流传感器，V为电阻很大的电压表。实验时，先将开关S1闭合，单刀双掷开关S2掷向a，调节滑动变阻器的滑动头到某位置使电容器C充电，当电路达到稳定后记录理想电压表的示数。再迅速将开关S2掷向b，使电容器放电。电流传感器P将电容器充、放电过程中的电流数据传送给计算机，在计算机上可显示出电流i随时间t变化的图象如图乙所示。然后改变滑动变阻器滑动头的位置，重复上述步骤，记录多组电流随时间变化的图象和电压表的示数。

实验器材：学生电源一台，电容器一个，单刀双掷开关，滑动变阻器，电流传感器，电压表，开关，计算机及相关的处理软件

以上演示实验的优点：

通过演示实验以及数据的处理，能够准确地得到电容器的电容与其电荷量以及电压无关，并且知道对于同一个电容器，电荷量与电压成正比。这样得到的结果，有实验基础，可信度高，能够降低学习的难度。

参考文献

电容的作用总结 篇12

2.去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。

3.旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。4.耦合电容隔直流通交流

a.滤波电容在电路中应用的非常广泛，在很多线性电源电路中都有一个大的电解电容和一个小容量的瓷片电容，他们的作用有一些区别：

大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式制作，这就导致了大电容 的分布电感比较大（也叫等效串联电感，英文简称ESL）。大家知道，电感对高频信号的阻抗是很大的，所以，大电容的高频性能不好。而一些小容量电容则刚刚 相反，由于容量小，因此体积可以做得很小（缩短了引线，就减小了ESL，因为一段导线也可以看成是一个电感的），而且常使用平板电容的结构，这样小容量电 容就有很小ESL这样它就具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信号的阻抗大。所以，如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用 一个大电容再并上一个小电容的方式。常使用的小电容为 0.1uF的瓷片电容，当频率更高时，还可并联更小的电容，例如几pF，几百pF的。而在数字电路中，一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的 电容到地（这个电容叫做退耦电容，当然也可以理解为电源滤波电容,越靠近芯片越好），因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较小的电容滤波就可以了。

b.去耦电容：

去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。你可以把总电源看作密云水库，我们大楼内的家家户户都需要供水，这时候，水不是直接来自于水库，那样距离太远了，等水过来，我们已经渴的不行了。实际水是来自于大楼顶上的水塔,水塔其实是一个buffer的作用。如果微观来看，高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗Z＝i*wL R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足。这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一（在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。）

有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一 个局部的直流电源给有源器件，以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。c.旁路电容和去耦电容的区别

去耦：去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量。去耦电容还可以为器件供局部化的DC电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。

旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模RF能量。这主要是通过产生AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分，另外还可以提供基带滤波功能（带宽受限）。

我们经常可以看到，在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。

在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling）电容也称退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。

高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10u或者更大，依据电路中分布参数，以及驱动电流的变化大小来确定。

数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感，它的并行共振频率大约在7MHz左右，也就是说，对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果，对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF的电容，并行共振频率在20MHz以上，去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容，或1个蓄能电容，可选10μF左右。最好不用电解电容，电解电容是两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格，可按C=“1”/F，即10MHz取0.1μF，100MHz取0.01μF。

电容器选用及使用注意事项：