电容器的性质和质量判定

1）电容器的性质

（1）电容器充放电规律

如图2.14（a）所示为电容器充放电实验演示板，如图2.14（b）所示为其电路图。实验时，先将开关S置于“充电”挡，观察检流计指针的变化情况；再将开关S置于“放电”挡，观察检流计指针的变化情况。

图2.14　电容器充放电实验

①电容器的充电规律

如图2.15（a）所示，电容器充电开始的一瞬间，电容器两端的电压为零，充电电流最大；在电容器充电过程中，电容器两端的电压慢慢上升，充电电流逐渐减小；充电结束时，电容器两端的电压近似等于电源电压，充电电流为零。

②电容器的放电规律

如图2.15（b）所示，电容器放电开始的一瞬间，电容器两端的电压最高，放电电流最大。在放电过程中，电容器两端的电压慢慢降低，放电电流逐渐减小；放电结束时，电容器两端的电压为零，放电电流为零。

从电容器充放电的规律可看出：电容器端电压不能突变，电容器能储存电荷。

图2.15　电容器充放电曲线

【友情提示】

在电容器充、放电过程中，电路中的电流是由电容器的充、放电形成的，而不是电流直接通过电容器中的电介质形成的。在充电过程中，电容器储存电荷，两极板间形成一定的电压，产生电场，储存一定的电场能量；在放电过程中，电容器释放电荷，同时释放电场能量。

（2）电容器对电流的作用

按图2.16所示电路图连接好电路，然后按以下步骤进行实验：

图2.16　电容器电路图

①将3V的直流电源接入电路，观察灯泡是否发光。

②将3V、50Hz的交流电源接入电路，观察灯泡是否发光。用导线将图中的C短路，观察灯泡发光情况是否有变化。

③把470μF的电容器换成100μF的电容器，观察灯泡发光情况是否有变化。

④分别接入4V、50Hz的交流电和4V、500Hz的交流电，观察灯泡的亮暗情况。

通过上述4个步骤，可得出以下结论：

①电容器隔直流，通交流。

②电容器对交流电有阻碍作用。我们把电容器对交流电的阻碍作用叫容抗，用XC表示，单位为欧［姆］（Ω）。

③电容器容量越大，容抗越小，对交流电阻碍作用越小。

④交流电的频率越高，容抗越小，对交流电的阻碍作用越小，即电容器通高频阻低频。

经过严密的理论推导和大量的实验可得出

该式表明，电容器的容抗与电容器的电容量及交流电的频率有关。

【经验分享】

电容器对电流的作用可用8个字概括：隔直通交，阻低通高。

2）电容器质量好坏的判定

用指针式万用表检测电容器的质量，就是电容器充放电规律的应用，具体方法见表2.6和表2.7。

表2.6　指针式万用表检测无极性电容器的方法

表2.7　指针式万用表检测有极性电容器的方法

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续表

【经验分享】

万用表测量电容器挡位选取原则：容量大，挡位小；容量小，挡位大。一般容量大于47μF选“R×100”挡，容量1～47μF选“R×1k”挡，容量小于1μF选“R×10k”挡。

【阅读窗】

电力电容器是用于电力系统和电工设备的电容器。当电容器在交流电压下使用时，常以其无功功率表示电容器的容量，单位为乏（var）或千乏（kvar）。常用电力电容器见表2.8。

表2.8　常用电力电容器

续表

【思考与练习】

一、填空题

1.使电容器带电的过程称为______。

2.电容器的容抗与电容器的______有关，与交流电的______有关。

3.电容器在放电过程中，两端的电压慢慢______，放电电流逐渐______。

4.电容器在充电过程中，两端的电压慢慢______，充电电流逐渐______。

二、选择题

1.电容器在直流电路中相当于（　　）。

A.短路　　　　　　B.开路　　　　　　C.高通滤波器　　　　　　D.低通滤波器

2.电容器的作用是（　　）。

A.阻碍电流的作用　　　　　　B.隔直通交

C.单向导电性　　　　　　D.电流放大

3.如图2.17所示，某同学在测量电解电容器时出现了表针不回归的情况，这表明（　　）。

A.电容器开路

B.电容器击穿或者严重漏电

C.电容器内部短路

D.电容器断路

图2.17

三、判断题

1.电容器和电阻器一样，具有隔直流、通交流的作用。（　　）

2.在电容器充电和放电过程中，电路中的电流没有通过电容器中的电介质，这是电容器充电、放电形成的电流。（　　）

3.电容器充电时电流与电压方向一致，电容器放电时电流和电压的方向相反。（　　）

4.电容器对直流电流的阻力很大，可认为是开路。（　　）

四、问答题

1.用万用表欧姆挡检测电容器时，如果指针偏转至某一个阻值就不动了，则电容器有什么问题？

2.用容抗公式解释为什么电容器能“隔直通交，阻低通高”。