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汽车电工电子基础
任务三 认识与测量电容器
任务目标
知识目标： 1)理解电容器的定义； 2)辨析电容器的特性、型号命名及其分类； 3)熟记电容器串 / 并联的特点。 核心素养： 小组分工明确，合作有序，养成团队合作精神、节约意识和整齐有序的审美观。 技能目标：
1)探究电容器的串 /并联连接和检测方法；
2)掌握固定电容器的检测方法。
【任务目标】
电容器容纳电荷的本领称为电熔，用字母C表示。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。
任务描述
任务实施
1. 器材
电容器串
并联连接电路所需器材
表2-8电容器串/并联连接线路所需器材
序号 名称 实物图 序号 名称 实物图
1 导线 5 100pF电容器
2 斜口钳 6 20μF电容器
3 剥线钳 7 100μF以上电容器
4 数字万用表
任务实施
2.用数字万用表检查电容器
用数字万用表检查电容器的方法见表2-9
表2-9 数字万用表检查元件
序号 检测元件 检测示意图 读数 元件好坏
1 读出电器容量数值，并记录
2 测量1000pF以下的固定电容器： 用万用表R×200MΩ挡位，用两表笔分别任意接电容器的两个引脚
3 检测1000pF～200μF固定电容器： 把数字万用表挡位至于电容挡的相应量程，把待测电容器的两个引脚插入CX端子，观察万用表显示屏显示的数值
4 检测200μF以上的电解电容器： 用数字万用表的R×200k挡以上挡位直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电
任务实施
3. 电容器串/并联连接
电容器串/并联连接步骤见表2-10
表2-10电容器串/并联连接步骤
序号 实施项目 实施示意图 序号 实施项目 实施示意图
1 用导线将电容器C1一端引脚与C2一端引脚连接 4 用导线将电容器C1、C2、C3一端引脚连接在在一起
2 用导线将电容器C2另一端引脚与C3一端引脚连接 5 用导线将电容器C1、C2、C3另一端引脚连接在在一起
3 用万用表测量电容器C1另一端引脚与C3另一端引脚，测量电容并记录 6 用万用表测量电容器C1、C2、C3并联后的电容，并记录
任务实施
表2-11 检测评价
序号 评 价 项 目 评 价 内 容 评 分 细 则 分值 得分
1 准备工作 准备电容器串 /接电路所需器材 并联连 正确、充分准备相关器材 15
2 检查元件 用数字万用表检查元件 动作规范合理正确选择不同电容容量的检测档位正确使用数字万用表检查元件 20
3 电容器 C1、C2、C3串联连接及测量 串联电容器测量电容器 动作规范合理 正确串联电容器正确测量电容器 20
4 电容器 C1、C2、C3并联连接及测量 并联电容器测量电容器 动作规范合理 正确并联电容器正确测量电容器 20
5 素养提升 工整美观 电容器串 /并联连接工整规范， 线路有序美观 5
安全文明生产 按指导教师要求操作，操作完毕，把器材断开并归位，并进行工位清洁和整理，节约材料 10 6 时间 操作时间为 30min 每超过 1min 扣 1 分 10
合 计 100
说明：每项分都是扣完为止 任何两个彼此绝缘又相距很近的导体，就可以组成一个电容器。这两个导体称为电容器的两个极板，中间的绝缘材料称为电容器的介质。结构和符号如图2-10所示。在实际制作中，为了增大极板间的正对面积，通常采用圆柱形状制作电容器，其结构和实物图如图2-11所示。常见电容器的符号如图2-12所示。
图2-10 电容器结构
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图2-11圆柱形电容器
（a）圆柱形电容器结构
（b）实物图
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电容器（无极性）
有极性电容器
可调电容器
图2-12 常见电容器符号
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电容是用来反映电容器储存电荷的能力，它等于电容器储存电荷量Q与电容器两端所加电压U的比值。即C=Q/U
电容的单位是法拉，简称法，用F表示，常用的还有微法（uF）和皮法（pF）。1F=106 uF=1012pF
对同一个电容器来说，Q/U的比值是个常数。即电容器两端所加的电压越大，电容器储存的电荷量就越多，但所加电压不能超过电容器上所标的额定电压。
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有人根据C=Q/U，认为电容器两端所加的电压U越大，电容C就越小，对吗？为什么？
想一想：
平行板电容器电容。平行板电容器电容只与电容器的极板正对面积S、极板间距离d以及极板间电介质的介电常数ε有关，而与外加电压的大小等外部条件无关。即 C=εS/d
式中S、d、ε的单位分别是m2、m、F/m
真空中的介电常数ε0约等于8.86*10-12F/m，某种介质的介电常数ε与ε0 之比，称为介质的相对介电常数，用εr 表示，气体的相对介电常数约为1。
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利用EWB仿真软件的测试如图2-13所示，图a为电路施加12V直流电时，模拟万用表上的测量电压为0V，图b为电路施加12V/50Hz交流电时，模拟万用表上的测量电压为10.16V，测试结果表明电容具有阻止直流电流通过，允许交流电流通过的能力。利用这个特性，可以把电容用在滤波、信号耦合等场合。
（a）电路施加直流电
图2-13 利用EWB仿真软件对电容隔直流通交流电的测试
（b）电路施加交流电
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二、电容器的特性
1.隔直流电通交流电
在充电和放电过程中，两极板上的电荷有积累过程，也即电压有建立过程，因此，在充放电过程中电容器上的电压不能突变。电容器的充电：两板分别带等量异种电荷，每个极板带电量的绝对值叫电容器的带电量。
电容器的放电：电容器两极正负电荷通过连接两极之间的导线或导线与器件中和。在放电过程中导线上有短暂的电流产生。
电容器对交流电流阻碍作用的大小称容抗Xc，单位是欧姆,符号Ω。它与电容C和交流电频率f的关系为
Xc=1/2πfC
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二、电容器的特性
2.充放电
3.容抗
国产电容器的型号一般由四部分组成（不适用于压敏、可变、真空电容器）。依次分别代表名称、材料、分类和序号。
第一部分：名称，用字母表示，电容器用C。
第二部分：材料，用字母表示。如：A-钽电解、B-聚苯乙烯 等非极性薄膜、C-高频陶瓷、D-铝电解、E-其它材料电解、G-合金电解、H-复合介质、I-玻璃釉、J-金属化纸、L-涤纶等极性有机薄膜、N-铌电解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低频陶瓷、V-云母纸、Y-云母、Z-纸介
第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。
第四部分：序号，用数字表示。
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三、电容器型号命名
1.按结构分类：固定电容器、可变电容器和微调电容器。
2.按电解质分类：有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器、电热电容器和空气介质电容器等。
3.按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器。
4.按制造材料的不同可以分为：瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等等。
常见电容器形状
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四、电容器分类
1.检测1000pF以下的小电容器。因100pF以下的固定电容器容量太小，用万用表进行测量，只能定性的检查其是否有漏电，内部短路或击穿现象。测量时，可选用万用表R×200k及以上挡位，用两表笔分别任意接电容器的两个引脚，阻值应为无穷大。若测出阻值为零，则说明电容器漏电损坏或内部击穿。测量示意图见表2-9步骤2。
2.检测1000pF～200μF固定电容器。可以利用数字万用表测电容挡进行，其测量示意图见表2-9步骤3所示。把数字万用表挡位至于测电容挡，把待测电容器的两个引脚插入CX端子，观察万用表显示屏显示的数值。如果显示的测量值与电容器的标称值相近，表示电容器完好；反之，表示电容器损坏。
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五、固定电容器的检测方法
3.对于200μF以上的电解电容器，可用数字万用表的R×200k或以上挡位直接测试电容器有无充电过程以及有无内部短路或漏电。如果电容器完好，则万用表上的数字会不断变化，直至万用表显示1；如果电容器有漏电，则万用表上的显示数字不会是1，而是某一个数字；如果电容器击穿短路，则万用表显示的数字约为0；如果万用表的数字不会变化，一直为1，则表示电容器内部开路。
测量示意图见表2-9步骤4
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五、固定电容器的检测方法
在日常使用中，有时为了满足电路对电容器容量或耐压的需求，需要对手头拥有的电容器做适当的连接变化，电容器的连接分为串联和并联两种。
1.电容器的串联
电容器的串联电路如图2-13所示。它是两个以上的电容按照两两之间的引脚相互串接起来的一种连接方式，类似于电阻的串联。
C1
C2
C3
图2-14 电容器串联
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六、电容器的串、并联
电容器串联后具备以下特点：
（1）电容器串联后，每个电容器上所充的电荷量Q相同，即Q1=Q2=…Qn=Q
（2）电容器串联后，加在电路两端的电压U等于各电容器上的电压之和。即U=U1+U2+…+Un
（3）串联后的电容器总电容C的倒数等于各电容器的电容倒数之和。即1/C=1/C1+1/C2+1/C3 +…+1/Cn，即电容器串联后，总电容减少。
对于图2-14，如果C1=C2=C3=1500uF，则串联后总电容C=500 uF。其等效变换如图2-15所示。
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六、电容器的串、并联
C1
C2
C3
C
图2-15 串联电路等效变换图
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六、电容器的串、并联
（4）电容器串联后，电容大的电容器上所分配的电压小，电容小的电容器分配的电压大。即各电容器上分配的电压和它的容量成反比。
例2-1 ：C1、C2两个电容器串联后，接上60V的电压，其中C1=3uF，C2=6uF，计算两个电容器所承受的电压各是多少？
解：依据总电容C的倒数等于C1的倒数与C2的倒数之和，即
1/C=1/C1+1/C2 得 C=C1C2/（C1+C2）=3*6/（3+6）=2(uF).
各电容器上所充的电荷量Q相等，即
Q=CU=2*60=120（uFV）
U1=Q/C1=120/3=40（V）
U2=Q/C2=120/6=20（V）
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六、电容器的串、并联
当n个电容器串联后，串联电容器组的总耐压值为单个电容器耐压值的n倍。故当容量和耐压值都不同的电容器串联时，必须使任何一个电容器上所分的电压不超过其规定耐压，否则，会造成电容器因耐压不足而被击穿爆炸。
注 意：
电容器的并联电路如图2-16所示。它是两个以上的电容按照两两之间的引脚相互并接起来的一种连接方式，类似于电阻的并联。
C1
C2
C3
1000p
2200p
4700p
图2-16 电容器并联
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六、电容器的串、并联
2.电容器的并联
电容器并联后具备以下特点：
（1）电容器并联后，加在每个电容器上的电压U相同，即U1=U2=…Un=U
（2）电容器并联后，电容器储存的总电荷量Q等于每个电容器上所储存的电荷量之和。即Q=Q1+Q2+…+Qn
（3）并联后的电容器总电容C等于各电容器的电容之和。即C=C1+C2 +…+Cn，即电容器并联后，总电容增大。
对于图2-15，如果C1=1000p，C2=2200p，C3=4700p，则并联后总电容C=7900p。其等效变换如图2-17所示。
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六、电容器的串、并联
C1
C2
C3
1000p
2200p
4700p
C
7900p
图2-17 并联电路等效变换图
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六、电容器的串、并联
电容器并联使用时，必须使所加的电压不能大于任何一个电容器上的规定耐压，否则，会造成电容器因耐压不足而被击穿爆炸。
注 意：

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