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3-3 电容器的连接 &3-4 电容器中的电场能
一、教学章节
3.3电容器的连接 & 3.4 电容器中的电场能。
二、学时安排
2学时。
三、教学目标
掌握并能应用电容器串、并联的公式进行计算。
理解电容器串、并联的条件与特点。
了解电容器的充电和放电过程。
理解电容器中电场能的概念。
四、教学重点、难点分析
重点：
电容器串联、并联后电容值的计算。
电容器串、并联的条件与特点。
*电容器串、并联后的耐压值计算。
难点：
电容器串联、并联后电容值的计算。
*电容器串、并联后的耐压值计算。
五、教具
电化教学设备。
六、教学方法
讲授法，多媒体课件。
七、教学过程
Ⅰ.导入
复习旧课，处理课后练习中的问题。
提问：电容器电容量的计算公式如何？电容器的重要参数有哪些？
答：略。
II.新课
在实际工作中，选用电容器是必须考虑它的电容量和耐压。当遇到单独一个电容器的电容或耐压不能满足电路要求时，可以把几个电容器串联或并联起来。
一、电容的串联
电容的串联：与电阻串联类似，将两个或两个以上的电容器，连接成一个无分支电路的连接方式。如图3-5所示。
适用情形：当单独一个电容器的耐压不能满足电路要求，而它的容量又足够大时，可将几个电容器串联起来，再接到电路中使用。
电容串联电路等效电容的计算：
（式3-4）
分析：电容起串联时，等效电容C的倒数是各个电容器电容得到数之和。总电容比每个电容器的电容都小。这相当于加大了电容器两极板间的距离d，因而电容减小。
注意：
（1）串联电容组中每一个电容器都带有相等的电荷量。
（2）电容器串联时电容间的关系，与电阻并联时电阻关系相似。
推广后的计算公式：
如果有n个电容器串联，可推广为
（式3-5）
当n个电容器的电容相等，均为C0时，总电容C为
（式3-6）
二、电容的并联
电容的并联：把几只电容器接到两个节点之间的连接方式。
适用情形：当单独一个电容器的电容量不能满足电路的要求，而其耐压均满足电路要求时，可将几个电容器并联起来，再接到电路中使用。
电容并联时等效电容的计算：
(式3-7)
分析：当电容器并联时，总电容等于各个电容之和。并联后的总电容扩大了，这种情况相当于增大了电容器极板的有效面积，使电容量增大。
注意：
（1）电容器并联时，加在各个电容器上的电压是相等的。每只电容器的耐压均应大于外加电压，否则，一旦某一只电容器被击穿，整个并联电路就被短路，会对电路造成危害。
（2）电容器并联时电容间的关系，与电阻串联时电阻关系相似。
推广后的计算公式：
如果有n个电容器并联，可推广为
（式3-8）
当并联的n个电容器的电容相等，均为C0时，总电容C为
（式3-9）
三、电容器的充电和放电
电容器的充放电时一个过渡过程，为了达到直观的目的必须结合演示实验或者让同学们自己动手完成、观察电容的充发电过程。（实验内容见教材§3.4。）教师在实验的过程中，详细解释电容的充发电过程。对于电容大小不同的电容器充放电时间长短不同形成一个感性认识。
电容在充电过程中，电容器储存了电荷，也储存了能量；在放电过程中，电容器将正、负电荷中和，也随之放出了能量。
电容充发电过程中电路中的电流：
（式3-10）
注意：
（1）若电容两端加直流电，，电容器相当于开路，所以电容器具有隔直流的作用。
（2）若将交变电压加在电容两端，则电路中有交变的充发电流通过，即电容具有通交流作用。
四、电容器中的电场能
从能量转化角度看，电容器的充放电过程，实质上是电容器与外部能量的交换过程。在此过程中，电容器本身不消耗能量，所以说电容器是一种储能元件。
电容器中的电场能：
（式3-11）
式中 C——电容器的电容，单位是法[拉]，符号为F；
U——电容器两极板间的电压，单位是伏[特]，符号为V；
WC——电容器中的电场能，单位是焦[耳]，符号为J。
显然，在电压一定的条件下，电容越大，储存的能量越多，电容也是电容器储能本领大小的标志。
III.例题讲解，巩固练习
略。（见教材§3-3例题1，*例题2，例题3，*例题4；§3-4例题1）
IV.小结
1、电容器的串并联
物理量 串联 并联
电荷量
电压 电压分配与电容成反比
电容 当n个电容为C0的电容器串联时 当n个电容为C0的电容器并联时
2、电容器中的电场能
V. 作业
思考题：我们前面学习过电阻的串联、并联的计算，请同学们自己分析一下电阻串并联与电容串并联计算的联系与区别之处。
略。

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