当前课程知识点:通过实验学电路 > 4 动态电路 > 4.1 电容 > 4.1 电容-视频
电容是一个能够存储和释放电能的电路元件
我们先通过实验来了解一下
这是一个由直流电压源、电容、开关和灯泡构成的电路
目前我们开关是闭合状态
现在我们将开关断开
可以观察到 当开关断开后 灯泡由亮逐渐变暗 直至熄灭
开关断开 说明电路中已经没有电源 但灯泡没有马上熄灭
那么灯泡的能量来自于哪里呢
显然 唯一的可能是(来自)这个电容
下面我们就来介绍一下电容的相关知识
同学您好
这节课我们要讲的内容是电容
从这节课开始 我们要进入动态电路
我们前面讲的电路都是静态的
我们现在一旦涉及电容和后面要讲的电感之后
电路就变成了动态的电路
主要讲以下的几个内容
首先 我们来看一下电容(器)的定义
电容器就是能够容纳或者是释放电荷的这样一个元件
最常见的电容器就是平行板电容器
这是它的电路符号
它有两个极板
一个就是这个极板
一个就是这个极板
它在上面的极板容纳正电荷
在下面这个极板容纳负电荷
有了电荷以后 它就会形成电场
有了电场就会形成什么呢 电压
也就是这里的uc
大家想一想 是不是电荷越多 产生的电场就越强啊
那么这个时候它的电压也就越大
所以我们(电容)的电量和我们(电容)的电压应该成正比
也就是这个式子
q等于C乘以uc
我们再变换一下 这里这个系数C 它就应该等于q比上uc
我们把这个系数C称为电容器的电容
这就是电容的定义
下面我们来看一下电容的特性 也就是它的电压电流关系
前面我们得到的是电容的电量和电压的关系
但是我们最关心的还是它的电压电流关系
这是电容的符号
q等于C乘以uc 这是之前讲过的
我们知道电流应该等于电量的变化率 随时间的变化率
所以我们就可以得到电容的电流和电压的关系 是ic等于Cduc比dt
也就是 这是电容电流
这是它与电压的关系
那么这样的一个关系 大家可以发现它是一个微分的关系
也就是电压电流之间有一个微分的关系
根据这样一个微分关系 我们还可以得出来它的积分关系
也就是电流是电压的微分 那么电压就应该是电流的积分
我们在实际当中用得最多的是这里的微分关系
我们再来看电容的第二个特性就是能量方面 电容能够储存电荷
有了电荷就有了电场
有了电场就有了电场的能量
那么它的能量到底是多少呢
电容在任意一个时刻 它储存的能量是这个表达式
观察这个表达式我们可以发现 它储存的能量与uc的平方是成正比的
也就是它的电压越大 储存能量就越多
另外 它的电容值越大 储存能量也越多
下面我们来回顾一下前面的实验
目前我们开关是闭合状态
现在我们将开关断开
可以观察到 当开关断开后 灯泡由亮逐渐变暗 直至熄灭
开关断开说明电路中已经没有电源 但灯泡没有马上熄灭
那么灯泡的能量来自于哪里呢
显然 唯一的可能是(来自于)这个电容
下面我们来解释一下开关断开以后灯泡不立即熄灭的原因
当开关处于闭合状态 电容通过电源充电
此时电容储存电能
当开关断开以后 电容储存的电能通过灯泡释放
这需要一段时间 因此灯泡不会立即熄灭
电容如果是只有一个电容的话 特性我们已经得到了
那如果是具有多个电容
比方说把它连接起来
我们这里说两种情况
第一种是串联
在串联的情况 它就可以等效为一个电容
那么这个电容到底是多少呢
我们说它的等效电容是C1+C2分之C1C2
观察这个(式子)我们就可以发现 电容串联和我们以前的电阻并联非常相似
电容串联后 电容值是变小的
也就是电容串的越多 这个值越小
这个跟我们的直觉好像有点违背
我们再来看电容另外一种连接方式 就是并联
这是电容的并联
它也可以等下为一个电容
那么这个等效电容是多少呢
等效电容等于这两个电容相加
观察我们可以发现
电容的并联和电阻的串联是很类似的 电容并联以后电容值肯定比单个的电容要变大
这节课我们就讲到这里
-引言
--第1周引言-视频
--第1周引言-文档
-1.1 电源
-1.2 电阻
-1.3 基尔霍夫电流定律
-1.4 基尔霍夫电压定律
-补充知识与示例
-总结
--第1周总结-视频
-- 第1周总结-文档
-1 电路模型和电路定律测验
-引言
--第2周引言-视频
--第2周引言-文档
-2.1 回路电流法
-2.2 结点电压法
-2.3 电路的等效变换
-补充知识与示例
-总结
--第2周总结-视频
--第2周总结-文档
-2 电路的分析方法测验
-引言
--第3周引言-视频
--第3周引言-文档
-3.1 叠加定理
-3.2 替代定理
-3.3 戴维宁定理
-3.4 互易定理
-补充知识与示例
-总结
--第3周总结-视频
--第3周总结-文档
-3 电路定理测验
-引言
--第4周引言-视频
--第4周引言-文档
-4.1 电容
-4.2 电容充电
-4.3 电容放电
-4.4 电感
-4.5 电感充放电
-4.6 二阶电路
-补充知识与示例
-总结
--第4周总结-视频
--第4周总结-文档
-4 动态电路测验
-引言
--第5周引言-视频
--第5周引言-文档
-5.1 正弦稳态电路与正弦量
-5.2 相量法
-5.3 阻抗
-5.4 正弦稳态电路的分析
-5.5 正弦稳态电路的功率
-补充知识与示例
-总结
--第5周总结-视频
--第5周总结-文档
-5 正弦稳态电路测验
-引言
--第6周引言-视频
--第6周引言-文档
-6.1 正弦稳态电路的频率特性
-6.2 滤波器
-6.3 谐振
-补充知识与示例
-总结
--第6周总结-视频
--第6周总结-文档
-6 正弦稳态电路的频域特性与应用测验
-引言
--第7周引言-视频
--第7周引言-文档
-7.1 互感
-7.2 互感的去耦等效
-7.3 理想变压器
-补充知识与示例
-总结
--第7周总结-视频
--第7周总结-文档
-7 互感测验
-引言
--第8周引言-视频
--第8周引言-文档
-8.1 三相电压源
-8.2 对称三相电路
-8.3 不对称三相电路
-8.4 三相电路的功率
-补充知识与示例
-总结
--第8周总结-视频
--第8周总结-文档
-8 三相电路测验
-引言
--第9周引言-视频
--第9周引言-文档
-9.1 非正弦周期信号
-9.2 非正弦周期电路的分析
-9.3 二端口网络的定义
-9.4 二端口网络的参数
-9.5 二端口网络的连接
-补充知识与示例
-总结
--第9周总结-视频
--第9周总结-文档
-9 非正弦周期电路和二端口网络测验
-引言
-10.1 受控电源
-10.2 运算放大器
-10.3 非线性电路
-补充知识与示例
-总结
-10 电路的扩展知识测验