电容器电场对电源做功(电容器电场力做功)

1. 电容器电场力做功

电容器与电源相连，则上极板电势高于下极板（上极板与电源正极相连），电场方向从高电势往低电势，即方向向下。

电容器两板间产生匀强电场，两极板带等量异种电荷，具有了能使带电粒子做功的能力，所以具有电场能。当电容器接通电源以后，在电场力的作用下，与电源正极相接电容器极板的自由电子，将经过电源移到与电源负极相接的极板下，正极由于失去负电荷而带正电，负极由于获得负电荷而带负电，正负极板所带电荷大小相等,符号相反，电荷定向移动形成电流，而带电粒子运动，做功形成电场能。

2. 电容器电场力做功公式

平板式电容计算公式：C=ε *ε0* S/d;式中：电容C，单位F；相对介电常数；ε0真空介电常数8.86×10（-12方）单位F/m；面积S，单位平方米；极板间距d，单位米；玻璃的介电常数一般为3~5；所以，C=4*8.86×10（-12方）*0.01/0.003=1.18×10（-10方）

3. 电容器中的电场能量

电容既储存电荷，也储存能量。

因为当电性相反的电荷分别在电容器的两端累积，电容器两端的电位差和电荷产生的电场开始增加。累积电荷越多，为抵抗电场所需要作的功就越大。储存在电容器的能量（国际单位制中，单位为焦耳）等于建立电容两端的电压和电场所需要的能量。

4. 电容器的电场力

力部分：真空中的点电荷F=kq1q2/r^2,

E=kq/r^2(q为场原电荷)

场强定义E=F/q,

匀强电场中E=U/d（场强和电势的关系）

能量部分：电势定义φ=Ep/q=Up-U0

电势能定义Ep=φq=Wa0

电势差Uab=φa-φb

电势差性质Uac=Uab+Ubc

电场力做功W=Eqd（匀强电场中）

Wab=Epa-Epb(电场力做功和电势能的变化关系)

Wab=Uabq（适用于任何电场）

W=UIt（电路中）

电容：定义C=Q/U

决定式C=εs/4kπd（平行板电容器）

当电荷量一定（开关断开时）E=4kπQ/εs,（电荷量不变,E和电极板间的距离无关）

带电粒子在电场中的运动：加速电场为U1,偏转电场为U2

qU1=1/2mv^2,

U2/d*q=ma

l=vt,y=1/2at^2

得侧位移y=U2l^2/2U1d(一束粒子比和不同,但经过同一加速和偏转电厂后,侧位移相同)

vy=at

tanA=vy/v

偏转角tanA=U2l/2U1d（一束比和不同的粒子经同一加速和偏转点场后不发生分离）

5. 电容器外力做功

需要电容正常工作才能转。

电风扇的结构一般由电机，风叶，定时器，整流器，电容等等一些配件组成，那么电容在里面通过改变启动绕组线圈的电流相位启动电机的，俗称启动电容。为无极性电容器，一般耐压大于250伏，容量0.2微法左右，没有它风扇就不能正常启动了，电风扇的电容，通常就一个，就是启动电容 ，因为电风扇大多是单相的，而直接用单相电无法产生一个足够的启动磁场，也无法维持良好的运转 。所以这种电动机一般都有两个绕组，就是主绕组和辅助绕组 。主绕组直接并入电路，辅助绕组经过电容器后串入电路 。这样辅助绕组就有一个角度差 。而电容器则起到移相的作用，让相位出现一个偏离，这样相当于获得了2相电，而且相位不同，就可以将转子启动起来，然后主绕组维持磁场让他运转， 辅绕组继续推动，使其不因为外力作用而停下来。

6. 电容器充电静电力做功

静电计指针偏转的原理：

1、将一个已充电电量为Q的平板电容器与静电计相连，此时指针和金属杆带正电，外壳的内表面将出现负的感应电荷。

2、从而在金属杆与外壳间形成电场，指针表面的电荷受到电场力的作用，或者说受到来自杆上同种电荷的排斥力及金属盒内壁的异种电荷的吸引力，使得指针偏转，带电量越多，场强越强，则指针的偏角也越大。

3、可知当静电计电容保持不变时，静电计两极间的电势差U 与其带电量Q成正比，U越大，Q越大，指针所受电场力越大，指针张角因此就越大。

由此可见，指针张角大小能定性地反映静电计两极间的电势差的大小。

7. 电源对电容器做功

一般来说，电路中存在电容器时，稳定工作状态下电容器两端之间都会存在电压。

当电路达到稳态后，电容两端的电压就是8K欧电阻上的电压，所以根据分压定理：Uc=10*8/(2+8)=8 V。

如果电容达到稳态之后开始放电和电阻形成一个回路的话，电容等效为一个和那个12V电压源参考方向相反的电压源，然后电容电压会抵消掉，就只剩下抵消后的12V电压源的电压。所以电容上是会有电压的，而不是为零。

8. 电容器放电做功

原理是电容器存储电荷的过程，当电容器与直流电源接通后，与电源正极相连的金属极板上的电荷便会在电场力的作用下，向与电源负极相连的金属极板跑去，使得与电源正极相连的金属极板失去电荷带正电，与电源负极相连的金属极板得到电荷带负电（两金属极板所带电荷大小相等，符号相反），电容器开始充电。

9. 电容器中电源做的功

电容器充放电的原理是：

当电容器接通电源以后，在电场力的作用下,与电源正极相接电容器极板的 自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下，正极由于失去负电荷而带正电，负极由于获得负电荷而带负电,正,负极板所带电荷大小相等，符号相反。电荷定向移动形成电流,由于同性电荷的排斥作用,所以开始电流最大,以后逐渐减小。在电 荷移动过程中，电容器极板储存的电荷不断增加,电容器两极板间电压 Uc 等于电源电压 U 时电荷停止移动，电流 I=0，开关闭合，通过导线的连接作用,电容器正负极板电荷中和掉。当 K 闭合时，电容器C正极正电荷可以移动负极上中和掉,负极负电荷也可以移到正极中和掉,电荷逐渐减少，表现电流减小，电压也逐渐减小为零。

注意事项：

电容器由于电容器的两极具有剩留残余电荷的特点，所以，首先应设法将其电荷放尽，否则容易发生触电事故。处理故障电容器时，首先应拉开电容器组的断路器及其上下隔离开关，如采用熔断器保护，则应先取下熔丝管。此时，电容器组虽已经过放电电阻自行放电，但仍会有部分残余电荷，因此，必须进行人工放电。放电时，要先将接地线的接地端与接地网固定好，再用接地棒多次对电容器放电，直至无火花和放电声为止，最后将接地线固定好。同时，还应注意，电容器如果有内部断线、熔丝熔断或引线接触不良时，其两极间还可能会有残余电荷，而在自动放电或人工放电时，这些残余电荷是不会被放掉的。故运行或检修人员在接触故障电容器前，还应戴好绝缘手套，并用短路线短接故障电容器的两极以使其放电。另外，对采用串联接线方式的电容器还应单独进行放电。

电容器的故障处理：

（1）当电容器爆炸着火时，就立即断开电源，并用砂子和干式灭火器灭火。

（2）当电容器的保险熔断时，应向调度汇报，待取得同意后再拉开电容器的断路器。切断电源对其进行放电，先进行外部检查　，如套管的外部有无闪络痕迹，外壳是否变形，漏油及接地装置有无短路现象等，并摇测极间及极对地的绝缘电阻值，检查电容器组接线是否完整、牢固，是否有缺相现象，如未发现故障现象，可换好保险后投入。如送电后保险仍熔断，则应退出故障电容器，而恢复对其余部分送电。如果在保险熔断的同时，断路器也跳闸，此时不可强送。须待上述检查完毕换好保险后再投入。

（3）电容器的断路器跳闸，而分路保险未断，应先对电容器放电三分钟后，再检查断路器电流互感器电力电缆及电容器外部等。若未发现异常，则可能是由于外部故障母线电压波动所致。经检查后，可以试投；否则，应进一步对保护全面的通电试验。通过以上的检查、试验，若仍找不出原因，则需按制度办事，对电容器逐渐进行试验。未查明原因之前，不得试投。

处理故障电容器时的安全事项：

处理故障电容器应在断开电容器的断路器后，拉开断路器两侧的隔离开关，并对电容器组放电后进行。电容器组经放电电阻、放电变压器或放电电压互感器放电之后，由于部分残余电荷一时放不尽，应将接地的接地端固定好，再用接地棒多次对电容器放电直至无火花及放电声为止，然后将接地卡子固定好。由于故障电容器可能发生引线接触不良，内部断线或保险熔断等现象，因此仍可能有部分电荷未放出来，所以检修人员在接触故障电容器以前，还应戴上绝缘手套，用短路线将故障电容器的两极短接，还应单独进行放电。

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