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第四章电容本讲稿第一页，共二十二页本讲稿第二页，共二十二页本讲稿第三页，共二十二页本讲稿第四页，共二十二页本讲稿第五页，共二十二页本讲稿第六页，共二十二页本讲稿第七页，共二十二页本讲稿第八页，共二十二页动画动画M4-1 电容器的充放电电容器的充放电一、电容器的充电一、电容器的充电1、演示电容器的充电过程、演示电容器的充电过程充电：在外加电压作用下电容器储存电荷的过程叫做充电。充电：在外加电压作用下电容器储存电荷的过程叫做充电。放电：电容器通过负载释放电荷的过程叫做放电。放电：电容器通过负载释放电荷的过程叫做放电。本讲稿第九页，共二十二页2、充电过程中的实验现象、充电过程中的实验现象（1）电容器两极板上所带的电荷量逐渐增加；）电容器两极板上所带的电荷量逐渐增加；（2）电压表的读数越来越大；）电压表的读数越来越大；（3）灯泡由亮渐暗至灭，电流表的读数由大变小；）灯泡由亮渐暗至灭，电流表的读数由大变小；？说明电容器在储存电荷说明电容器在储存电荷,即储存电能。即储存电能。说明电容器两端的电压是逐渐增加的，最后等于电源电压。说明电容器两端的电压是逐渐增加的，最后等于电源电压。说明电路中的电流是逐渐减小的，最后变为零。说明电路中的电流是逐渐减小的，最后变为零。本讲稿第十页，共二十二页3 3、充电过程微观分析、充电过程微观分析、充电过程微观分析、充电过程微观分析由于电荷量增加由于电荷量增加 由由C=Q/U知知Q=CU电压电压U增大增大 电位差为零时电位差为零时,U=E（1）电位差较大）电位差较大电流较大电流较大（2）电位差减小）电位差减小电流减小电流减小（3）电位差为）电位差为 0 电流为电流为 0结论：结论：电容器在充电过程中，电容器两端电压由小变大，最电容器在充电过程中，电容器两端电压由小变大，最 后等于电源电压；而电流却由大变小，最后变为零。后等于电源电压；而电流却由大变小，最后变为零。本讲稿第十一页，共二十二页二、电容器的放电二、电容器的放电（1）电容器极板上电量逐渐减少；）电容器极板上电量逐渐减少；（3）灯泡由亮渐灭，电流表的读数越来越小）灯泡由亮渐灭，电流表的读数越来越小;放电过程的实验现象（2）电压表的读数越来越小）电压表的读数越来越小;说明电容器在释放电荷，即释放电能。说明电容器在释放电荷，即释放电能。说明电容器两端电压逐渐减小，最后变为零。说明电容器两端电压逐渐减小，最后变为零。说明电路中的说明电路中的 电流逐渐减小，最后变为零。电流逐渐减小，最后变为零。1、演示电容器的放电过程、演示电容器的放电过程2、放电过程的实验现象、放电过程的实验现象？本讲稿第十二页，共二十二页3、放电过程微观分析：、放电过程微观分析：在电场力作用下，两极板间的正负电荷不在电场力作用下，两极板间的正负电荷不断断中和中和，电容器上的，电容器上的电压随着放电而下电压随着放电而下降降，直至两极板电荷完全中和，直至两极板电荷完全中和，UC为为。结论结论：电容器在放电过程中，电容器两端的电压由大变小，电容器在放电过程中，电容器两端的电压由大变小，最后变为零；放电电流也由大变小，最后变为零。最后变为零；放电电流也由大变小，最后变为零。（1）电位差较大）电位差较大电流较大电流较大（2）电位差减小）电位差减小电流减小电流减小（3）电位差为）电位差为 0 电流为电流为 0本讲稿第十三页，共二十二页三、电容器中的充放电电流三、电容器中的充放电电流 说明说明:电路中的电流是由于电容器充放电形成的，并非电荷直电路中的电流是由于电容器充放电形成的，并非电荷直接通过了介质。所以，要在电路中得到持续的电流，就必须让电接通过了介质。所以，要在电路中得到持续的电流，就必须让电容器不断地充电、放电容器不断地充电、放电.充放电过程中，电容器极板上储存的电荷发生了变化，充放电过程中，电容器极板上储存的电荷发生了变化，电路中有电流产生。电路中有电流产生。设在设在 时间段内，电容器极板上的时间段内，电容器极板上的电荷增加了电荷增加了q ，则电路中的电流大小为，则电路中的电流大小为：由由q=CuC知：知：i=qti=CuCti充放电电流，充放电电流，A；C电容器电容量，电容器电容量，F；uC电容器两端电压，电容器两端电压，V；t电流变化时间，电流变化时间，s。本讲稿第十四页，共二十二页知识拓展知识拓展 电容器的特点电容器的特点2、电容器能够隔直流通交流。即、电容器能够隔直流通交流。即“隔直通交隔直通交”tu0tu01、电容器是一种储能元件。、电容器是一种储能元件。本讲稿第十五页，共二十二页课堂练习课堂练习1、电容器在充电过程中，电容器两端电压由、电容器在充电过程中，电容器两端电压由 变变 ，最后等于最后等于；电流会由；电流会由 变变，最后变，最后变 为为 ，充电结束，充电结束。2、电容器在放电过程中，电容器两端电压由、电容器在放电过程中，电容器两端电压由 变变 ，最后等于最后等于；电流也由；电流也由 变变 ，最后变，最后变 为为 ，放电结束。，放电结束。小小0大大电源电压电源电压大大小小大大小小00大大小小本讲稿第十六页，共二十二页课堂练习课堂练习3、有一只、有一只0.1F的电容器，若以直流电流充电，在的电容器，若以直流电流充电，在100s 内相应的电压变化量为内相应的电压变化量为10V，试求该段时间的充电电流，试求该段时间的充电电流 的平均值为多少？的平均值为多少？i=CuCt解解:=0.110-610100 10-6=0.01A本讲稿第十七页，共二十二页课堂小结课堂小结1、电容器的、电容器的充放电过程充放电过程。极板电荷量极板电荷量电压电压电流电流充电过程充电过程放电过程放电过程2、电容器、电容器充放电电流的计算充放电电流的计算。3、电容器的特点。、电容器的特点。i=CuCt逐渐增加逐渐增加逐渐减少逐渐减少由大变小由大变小由小变大由小变大由大变小由大变小由大变小由大变小(1)储存电能储存电能 （2）隔直通交）隔直通交本讲稿第十八页，共二十二页课后探究课后探究用交流电给电容器充电，你会观察到什么现象？用交流电给电容器充电，你会观察到什么现象？要求：（要求：（1）必须在老师或家长的监督下进行。）必须在老师或家长的监督下进行。（2）尽量选用）尽量选用36伏以下安全电压。伏以下安全电压。（3）注意电容器、灯泡、电源之间的参数搭配。）注意电容器、灯泡、电源之间的参数搭配。本讲稿第十九页，共二十二页1、写出电容器充放电过程的规律。、写出电容器充放电过程的规律。2、电容器能够通过直流电吗？为什么？、电容器能够通过直流电吗？为什么？3、有一只、有一只0、5F的电容器，若以直流电流充电，在的电容器，若以直流电流充电，在 10 s内内相应的电压变化量为相应的电压变化量为20V，试求该段时间的充电电流的平均值，试求该段时间的充电电流的平均值为多少？为多少？课后作业课后作业本讲稿第二十页，共二十二页小知识 电容器和充电电池都可以储存电能，电容器除了能量密度小于充电电池之外，电容器和充电电池都可以储存电能，电容器除了能量密度小于充电电池之外，其他指标都优于充电电池。如果电容器的能量密度可以接近充电电池时，则电容器其他指标都优于充电电池。如果电容器的能量密度可以接近充电电池时，则电容器是充电电池的最好替代品。是充电电池的最好替代品。随着社会经济的发展，人们对于绿色能源和生态环境越来越关注，超级电容器随着社会经济的发展，人们对于绿色能源和生态环境越来越关注，超级电容器作为一种新型的储能器件受到社会和广大科研工作者的重视。作为一种新型的储能器件受到社会和广大科研工作者的重视。超级电容器亦称电化学电容器，是上世纪超级电容器亦称电化学电容器，是上世纪70、80年代发展起来的一种新年代发展起来的一种新型的储能装置。由于超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高，并具有充型的储能装置。由于超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高，并具有充放电速度快、对环境无放电速度快、对环境无 污染、循环寿命长等优点，有希望成为本世纪新型的污染、循环寿命长等优点，有希望成为本世纪新型的绿色能源。超级电容器可用来满足绿色能源。超级电容器可用来满足汽车在加速、启动、爬坡时的高功率要求以保汽车在加速、启动、爬坡时的高功率要求以保护蓄电池系统，也可用与其他系统中，如护蓄电池系统，也可用与其他系统中，如作为移动通讯和计算机的备用电池等。作为移动通讯和计算机的备用电池等。超级电容器本讲稿第二十一页，共二十二页再再 见见本讲稿第二十二页，共二十二页