论文部分内容阅读
摘 要：电容元件的应用非常广泛，但由于理论化知识太多，学员理解比较吃力。教师在讲解过程中要通过示教演示、图形分析、故障检测等多个环节，弱化理论分析的过程，通过电容元件授课方法的介绍，着重培养学员的自主思考、动手能力等，提高学生的学习兴趣。
关键词：电容器；充放电；交流电路
电容元件的授课首先要介绍为什么要学习电容元件的原因，然后根据电容元件的重要性来进行分析和讲解。在授课过程中主要分为以下几个方面：
一、以背景知识介绍，激发学员兴趣
荷兰莱顿大学的教授布洛克做摩擦起电的实验时，把一支枪管悬在空中，将起电机跟通过金属链条与小铁钉相连，自己摇动起电机，无意中把一个带电的小铁钉调到玻璃瓶中去了。他以为过不了多久小铁钉的电量就会消失，当他想从玻璃瓶中把小铁钉取出来时，手碰到钉子的瞬间，突然有了一种电击的感觉。经过反复实验，他得出一个结论：把带电体放在玻璃瓶内是可以把电保存下来的，并将该瓶取名为莱顿瓶，这也就是早期电容器的雏形。原始的莱顿瓶是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里有金属导体组成。这就构成以一个最简单的电容器，因此，电容器其实就是一个储存电荷的装置。
二、在理论学习中，采取教员引导、学员分析的方式
为让学员更直观地了解电容器是怎样存储电荷进行工作的，可以从以下几方面分析。
先来看一个实验演示，让学员简单地了解充放电。
开关S与1相连时，电源、电阻、电容构成一个电路，此时电路会出现怎样的现象呢？在开关闭合瞬间，小灯泡最亮，亮度逐渐变暗，直至熄灭。如果电路连接状态不发生改变，灯一直处于熄灭状态。小灯泡为什么会有这样的现象呢？很显然小灯泡作为电阻元件本身没有这样的特性，产生这种现象的原因只能与电容有关。
在电路刚接通1的瞬间，因电容器上没有电荷，它两端的电压为零，这时充电电流最大。随着电路中可移动电荷的减少，电路中电流逐渐减小，电容器两极板上的电荷不断累积，电源两端的电压与电容的端电压之差逐渐减少，因此，充电电流不断减小。最后，当电容器两端的电压和电源的端相等，即UC=U时，充电电流为零，此时充电结束。可见，开始电路中电流最大，然后逐渐减小直至为零，这个过程小灯泡变化的过程。
在电路接通2的瞬间，放电电流最大。随着电路中可移动电荷的减少，电路中电流减小，电容两极板上的电荷不断减少，因此电流减小，UC减小。最后，当电路中没有可移动的电荷时，I=0，UC=0，此时放电结束。在开关闭合瞬间，小灯泡最亮，亮度逐渐变暗，直至熄灭，与电流变化过程完全一致。这就是电容器的充电和放电的过程。
通过演示看到，在直流电路中，电容器无论充电还是放电，小灯泡最终的现象都是熄灭，因此电容器相当于断路。在充放电的过程中，电路中虽然有电流产生，但是由于电容内部是绝缘介质，因此电容内部是没有电流的。
然后通过实验现象，进一步分析电容在交直流电路中的作用。
因为直流电的大小和方向都不随时间改变，所以频率等于零，容抗就等于无穷，也就意味着电容对直流电的阻碍作用为无穷大，所以电容处于的状态是开路状态。由于交流电的大小和方向都随时间改变，频率越大，容抗越小，对交流电的阻碍作用越小，电流越大。因此电容具有通交流隔直流，通高频阻低频的作用。
再由多种表示法来分析电压电流的关系。
通过观察电流的解析式发现，电压的最大值、有效值都满足交流电路欧姆定律。因为电压和电流的初相位不同，所以瞬时值不满足。通过电压、电流的解析式，我们可以直接得到电压、电流的相位关系是电流是超前电压90°。
最后结合解析式和波形图分析功率关系，记住重要结论及公式。
瞬时的电压、瞬时的电流随时间改变，在任意时间点上，功率也在发生变化，也就是瞬时功率。瞬时功率等于瞬时电压乘以瞬时电流，瞬时功率的最大值为电压、电流有效值的乘积，角频率变为电压、电流角频率的2倍。在整个变化过程中，电容时而充电、放电，进行的是一个可逆的能量变换过程，并不消耗能量，只是和电源进行能量的吞吐变换，说明电容是一个非耗能元件，因此平均功率等于零。
三、结合例题讲解，巩固理论知识，总结解题思路
举例分析：在收音机电路里，电容器在选频网络中，电容与电感组成谐振电路。在放大器电路中，可以起到耦合的作用。在放大器的基极电路中，起到滤波作用。
四、通过器件的识读、检测，提高学员动手操作的能力
用万用表的欧姆挡进行检测。利用欧姆挡的电池与电容构成闭合电路，对电容进行充电。再根据上述表格中电容量的大小，选择合适的量程，进行检测。通常表头指针的偏转会有以下几种现象，不同现象表示电容不同的状态。正常状态下，指针先右偏再向左偏回归，说明电容器是好的。如果指针不回转，说明电容器短路了。当指针不动表示电容器断路。假如表针回转幅度小说明电容器漏电。
关键词：电容器；充放电；交流电路
电容元件的授课首先要介绍为什么要学习电容元件的原因，然后根据电容元件的重要性来进行分析和讲解。在授课过程中主要分为以下几个方面：
一、以背景知识介绍，激发学员兴趣
荷兰莱顿大学的教授布洛克做摩擦起电的实验时，把一支枪管悬在空中，将起电机跟通过金属链条与小铁钉相连，自己摇动起电机，无意中把一个带电的小铁钉调到玻璃瓶中去了。他以为过不了多久小铁钉的电量就会消失，当他想从玻璃瓶中把小铁钉取出来时，手碰到钉子的瞬间，突然有了一种电击的感觉。经过反复实验，他得出一个结论：把带电体放在玻璃瓶内是可以把电保存下来的，并将该瓶取名为莱顿瓶，这也就是早期电容器的雏形。原始的莱顿瓶是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里有金属导体组成。这就构成以一个最简单的电容器，因此，电容器其实就是一个储存电荷的装置。
二、在理论学习中，采取教员引导、学员分析的方式
为让学员更直观地了解电容器是怎样存储电荷进行工作的，可以从以下几方面分析。
先来看一个实验演示，让学员简单地了解充放电。
开关S与1相连时，电源、电阻、电容构成一个电路，此时电路会出现怎样的现象呢？在开关闭合瞬间，小灯泡最亮，亮度逐渐变暗，直至熄灭。如果电路连接状态不发生改变，灯一直处于熄灭状态。小灯泡为什么会有这样的现象呢？很显然小灯泡作为电阻元件本身没有这样的特性，产生这种现象的原因只能与电容有关。
在电路刚接通1的瞬间，因电容器上没有电荷，它两端的电压为零，这时充电电流最大。随着电路中可移动电荷的减少，电路中电流逐渐减小，电容器两极板上的电荷不断累积，电源两端的电压与电容的端电压之差逐渐减少，因此，充电电流不断减小。最后，当电容器两端的电压和电源的端相等，即UC=U时，充电电流为零，此时充电结束。可见，开始电路中电流最大，然后逐渐减小直至为零，这个过程小灯泡变化的过程。
在电路接通2的瞬间，放电电流最大。随着电路中可移动电荷的减少，电路中电流减小，电容两极板上的电荷不断减少，因此电流减小，UC减小。最后，当电路中没有可移动的电荷时，I=0，UC=0，此时放电结束。在开关闭合瞬间，小灯泡最亮，亮度逐渐变暗，直至熄灭，与电流变化过程完全一致。这就是电容器的充电和放电的过程。
通过演示看到，在直流电路中，电容器无论充电还是放电，小灯泡最终的现象都是熄灭，因此电容器相当于断路。在充放电的过程中，电路中虽然有电流产生，但是由于电容内部是绝缘介质，因此电容内部是没有电流的。
然后通过实验现象，进一步分析电容在交直流电路中的作用。
因为直流电的大小和方向都不随时间改变，所以频率等于零，容抗就等于无穷，也就意味着电容对直流电的阻碍作用为无穷大，所以电容处于的状态是开路状态。由于交流电的大小和方向都随时间改变，频率越大，容抗越小，对交流电的阻碍作用越小，电流越大。因此电容具有通交流隔直流，通高频阻低频的作用。
再由多种表示法来分析电压电流的关系。
通过观察电流的解析式发现，电压的最大值、有效值都满足交流电路欧姆定律。因为电压和电流的初相位不同，所以瞬时值不满足。通过电压、电流的解析式，我们可以直接得到电压、电流的相位关系是电流是超前电压90°。
最后结合解析式和波形图分析功率关系，记住重要结论及公式。
瞬时的电压、瞬时的电流随时间改变，在任意时间点上，功率也在发生变化，也就是瞬时功率。瞬时功率等于瞬时电压乘以瞬时电流，瞬时功率的最大值为电压、电流有效值的乘积，角频率变为电压、电流角频率的2倍。在整个变化过程中，电容时而充电、放电，进行的是一个可逆的能量变换过程，并不消耗能量，只是和电源进行能量的吞吐变换，说明电容是一个非耗能元件，因此平均功率等于零。
三、结合例题讲解，巩固理论知识，总结解题思路
举例分析：在收音机电路里，电容器在选频网络中，电容与电感组成谐振电路。在放大器电路中，可以起到耦合的作用。在放大器的基极电路中，起到滤波作用。
四、通过器件的识读、检测，提高学员动手操作的能力
用万用表的欧姆挡进行检测。利用欧姆挡的电池与电容构成闭合电路，对电容进行充电。再根据上述表格中电容量的大小，选择合适的量程，进行检测。通常表头指针的偏转会有以下几种现象，不同现象表示电容不同的状态。正常状态下，指针先右偏再向左偏回归，说明电容器是好的。如果指针不回转，说明电容器短路了。当指针不动表示电容器断路。假如表针回转幅度小说明电容器漏电。