习题一 导线中的电流为 10A，20s 内有多少电子通过导线的某一横截面？ 解：根据电流强度的定义i ? dq ，已知 I=10A，△t=20s， dt 所以：△q=i△t=10*20=200 (C)，即在 20 秒内有 200 库仑的电子通过导线某一截面。 一个继电器的线圈，电阻为 48Ω，当电流为 0.18A 时才能动作，问线圈两端应施加多大的电压？ 答：根据欧姆定律可得：U=IR=0.18*48=8.64V 一个 1000W 的电炉，接在 220V 电源使用时，流过的电流有多大？ 答：由电路的功率计算公式可知：P=UI，所以 I ? P ? 1000 ? 4.55A U 220 某电流表的量程为 10mA．当某电阻两端的电压为 8V 时，通过的电流为 2mA．如果给这个电阻两端加上 50V 的电压，能否用这个电流表测量通过这个电阻的电流？ 解：根据电阻两端压降和流过电阻中的电流，由欧姆定理可以确定电阻的值为： R ? U ? I 8 2 ?10?3 ? 4 (k?) 如果给电阻上加 50V 的电压，流过电阻的电流为： I ? U ? R 50 4 ?103 ? 12.5 (mA) 电流表的量程为 10mA，也就是允许通过的最大电流为 10mA，显然不能使用该电流表测量通过流过该电阻的电流。 在电路中已经定义了电流、电压的实际方向，为什么还要引入参考方向？参考方向与实际方向有何区别和联系？ 答：在求解电路参数时，对于稍微复杂的电路，必须列方程求解，列出方程又必须知道电流、电压的方向，为此，引入电流、电压参考方向，根据参考方向列出电路方程，利用方程求出电路参数，若结果为负，表明实际的方向与参考方向相反，若结果为正，表明参考方向就是实际方向。 如何计算元件的吸收功率？如何从计算结果判断该元件为有源元件或无源元件？ 答：在关联参考方向下： P ? UI ；在非关联参考方向下： P ? ?UI 。在此前提下，当 P>0 时为吸收功率。若 P<0 为有源元件，否则为无源元件。 标有 10kΩ（称为标称值）、1/4W（额定功率）的金属膜电阻，若使用在直流电路中，试问其工作电流和电压不能超过多大数值？ 答：因为功率 P ? U R 工作电流： I ? ? ? I 2 R ? 0.005A ? 5mA ； 工作电压：U ? ? ? 50V 求题图 cb 支路：因为构不成回路，所以电流为零。故：Ucb=8V 所以：Uab=Uac+Ucb=-1+8=7V # 电路如题图 1-2 所示，求 列出电路得基尔霍夫电压定律方程； I 12V 1Ω 求出电流 求 Uab 及 Ucd 2Ω 2Ω 解：（1）假设电流的参考方向如图所示，对于 db a b 支路，因为不构成回路，支路电流等于零，U =10V db 由a

一、基本要求：掌握场强叠加原理、高斯定理、环路定理；理解电场、电势与电势能的概念；了解场强与电势的关系。

二、重点内容：库仑定律、场强叠加原理、高斯定理、环路定理。

三、难点内容：场强与电势的计算。

本章内容和方法都比较重要，要着重讲述电场的物质性和场强与电势的计算方法，使学生掌握电场的基本概念和计算场强与电势的基本方法。本章内容计划使用6学时。

1.电荷是物质的一种基本属性。

2.电荷有两种，正电与负电；同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

3.电荷的多少是电量Q，物体所带的电量是量子化的；基本电荷e = 1.6×10-19C；Q=N e。

4.在封闭的系统内电荷总量保持不变(电荷守恒定律)；电荷不能被消灭也不能被创造。

5.物体所带的电量与物体的运动无关即与参照系无关。

1.点电荷：带电体的大小可以忽略。点电荷是一个理想化的模型。

2.Coulomb定律：F=Q1Q2 r/（4πε0,r3）；ε0=8.85×10-12N.m2/C2为真空介电常数。（1）适用于点电荷；（2）适用于真空静电场；（3）满足力的独立叠加原理。

§10-2场强叠加原理

电场是物质的一种存在形式。物质有场和实物两种形式。

1.场和实物的物质共性：(1)场和实物都是客观存在的；(2)场和实物都具有能量和质量；

(3)场和实物之间存在着相互作用。

2.场和实物的物质特性：(1)电场具有分布性，实物具有集中性（体积有限）。

(2)电场具有叠加性，实物具有不相容性（不能同时占据同一空间）。

1.试探电荷q0：电量足够小的点电荷。

2.电场强度：(1)定义：在电场中一点单位试探电荷受的力为该点的电场强度；E=F/q0；

(2)电场强度一般是空间坐标的函数，E=E（x，y，z）反映了电场的分布性。

设试探电荷q0处在若干个电荷产生的电场中，受到作用为：F = F1+F2+···+F n；

安规电容是指用于这样的场合的电容，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全。

它包括X电容和Y电容两种类型，x电容是跨接在电力线两线（L-N）之间的电容，一般选用金属薄膜电容；Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间（L-E，N-E）的电容，一般是成对出现。基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般X电容是uF级，Y电容是nF级。X电容抑制差模干扰，Y电容抑制共模干扰。

• 定义：跨于L-G/N-G之间的电容器
• 电容器分为：X电容及Y电容

安规电容是指用于这样的场合，即电容器失效后，不会导致电击，不危及人身安全.

它包括X电容和Y电容两种类型，x电容是跨接在电力线两线（L-N）之间的电容，一般选用金属薄膜电容；Y电容是分别跨接在电力线两线和地之间（L-E，N-E）的电容，一般是成对出现。基于漏电流的限制，Y电容值不能太大，一般X电容是uF级，Y电容是nF级。X电容抑制差模干扰，Y电容抑制共模干扰。

1. X电容是指跨于L-N之间的电容器，
2. Y电容是指跨于L-G/N-G之间的电容器。

X,Y电容都是安规电容,火线零线间的是X电容,火线与地间的是Y电容.

它们用在电源滤波器里,起到电源滤波作用,分别对共模（Y电容）,差模（X电容）干扰起滤波作用.

一.抑制电源电磁干扰用电容器

当在电源跨线电路中使用电容器来消除噪音时，不仅仅只有正常电压，还必须考虑到异常的脉冲电压（如闪电）的产生，这可能会导致电容器冒烟或者起火。所以，跨线电容器的安全标準对于在不同国家有严格规定，故必须使用经过安全认证的电容器。

二.不允许将直流电容器用作跨线电容器使用：

对于X2类抑制电源电磁干扰用电容器应适用于在电容器失效时不会导致电击危险的场合，如电源跨线路连线，可承受2.5kV的脉冲电压。
对于Y2类抑制电源电磁干扰用电容器应适用于在电容器失效时不会导致电击危险的场合，用于电源跨线路连线时，能承受5kV的脉冲电压冲击，不致发生击穿现象。

电容(Electric capacity)，由两个金属极，中间夹有绝缘材料（介质）构成。由于绝缘材料的不同，所构成的电容器的种类也有所不同：
按结构可分为：固定电容，可变电容，微调电容。
按介质材料可分为：气体介质电容，液体介质电容，无机固体介质电容，有机固体介质电容电解电容。
按极性分为：有极性电容和无极性电容。 我们最常见到的就是电解电容。
电容在电路中具有隔断直流电，通过交流电的作用，因此常用于级间耦合、滤波、去耦、旁路及信号调谐

电容既不产生也不消耗能量，是储能元件。电容器在电力系统中是提高功率因数的重要器件；在电子电路中是获得振荡、滤波、相移、旁路、耦合等作用的主要元件。电容的用途非常多，主要有如下几种：

1、滤波作用:在电源电路中，整流电路将交流变成脉动的直流，而在整流电路之后接入一个较大容量的电解电容，利用其充放电特性，使整流后的脉动直流电压变成相对比较稳定的直流电压。在实际中，为了防止电路各部分供电电压因负载变化而产生变化，所以在电源的输出端及负载的电源输入端一般接有数十至数百微法的电解电容．由于大容量的电解电容一般具有一定的电感，对高频及脉冲干扰信号不能有效地滤除，故在其两端并联了一只容量为0.001--0.lpF的电容，以滤除高频及脉冲干扰。

汹涌的河水流入到湖泊中,再让它流出来,那就显得平静而柔和了.电容就是充当了湖泊的作用.让电流更纯净没有杂波。
2、耦合作用：作为两个电路之间的连线，允许交流信号通过并传输到下一级电路。在低频信号的传递与放大过程中，为防止前后两级电路的静态工作点相互影响，常採用电容藕合．为了防止信号中韵低频分量损失过大，一般总採用容量较大的电解电容。

安规电容之所以称之为安规，它是指用于这样的场合：即电容器失效后，不会导致电击，也不危及人身安全。安规电容包含X电容和Y电容两种，它普通电容不一样的是，普通电容即使在外部电源断开之后，它内部储存电荷依然会保留很长一段时间，但是安规电容不会出现这个问题。安规电容大多数为蓝色、黄色、灰色以及红色等。

1、安规X电容X电容是跨接在电力线两线之间，即“L-N”之间，X电容器能够抑制差模干扰，通常采取金属化薄膜电容器，电容容量是uF级。X电容多数是方型，也就是类似于盒子的形状，在它的表面一般都标有安全认证标志、耐压字样（一般有AC300V或AC275V）、依靠标准等信息。X电容虽然是CBB电容的一种，但是并不是每一种CBB电容就能做X电容必须要达到安规标准。

Y电容通常都是陶瓷类电容器，一般成队出现，多数是扁圆形外观，颜色呈现蓝色，能够抑制共模干扰，Y电容容量是nF级。基于漏电流的制约，Y电容量不可很大。Y电容多数适用于隔离场合，按照IEC标准，Y1产品电气间隙最小为8.0㎜，Y2产品电气间隙不低于6.3㎜，作为隔离产品，安全距离要做够，避免高压通电发生拉弧现象。

X型安规电容根据耐压分为 X1、X2、X3三种，安规电容安全等级中允许的峰值脉冲电压过电压等级：2.5kV＜X1≤4.0kV、X2≤2.5kV、X3≤1.2kV

Y型安规电容安全等级：Y1≥250V，允许峰值脉冲电压＞8KV；150V≤Y2≤300V，允许峰值脉冲电压＞5KV，Y4＜150V，允许峰值脉冲电压＞2.5KV

不同电路选择不同的耐压值的安规电容，不能过大也不能过小，对于X电容来说，很多时候都选用X2电容。

不管是什么元器件，只要是正规的都要有认证，安规认证还包括产品安全认证、环境认证、能源认证，不同国家有不同的安规规定，有些规定了强制认证，认证有很多，比如中国CQC认证、德国的VDE认证、美国的UL认证、欧盟的ENEC认证、韩国的KC认证等。选择安规电容时候要根据不同场合不同国家选择不同的认证的元器件。

安规电容的应用是十分广泛，广泛应用于小家电产品、电源产品、机电马达，LED灯饰、充电器、不间断电源等

抗电磁干扰是X电容最常见的作用，一般两根引脚跨接在零线和火线之间，适用于高频、直流、交流、耦合，跨接脉冲电路中，能够能承受过压冲击，一般与电阻并联使用，目的是起到泄放电荷作用；

阻容降压也是X电容经常用到的，特别对于成本低廉成品，电容降压的工作原理是利用电容在一定的交流信号频率下产生的容抗来限制最大工作电流。同时在电容器上串联一个阻性元件，则阻性元件两端所得到的电压和它所产生的功耗完全取决于这个阻性元件的特性。因此，电容降压实际上是利用容抗限流，而电容器实际上起到一个限制电流和动态分配电容器和负载两端电压的角色。如下图

X2安规电容器可以用作直流滤波使用，可以并联使用。

很多隔离式开关电源在初级和次级上加Y电容是为了给次级的共模电流提供一个回路到初级，减少共模电流对输出的影响。Y电容串接在高压地和低压地之间，有时会采用两个Y电容串联是为了提高高压地和低压地之间之间的耐压，有时候会出现耐压不足的情况，导致安规电容打耐压过不了，可以选用高压陶瓷电容作为Y电容，Y电容通常接法有四种情况：

①输入端,和共模电感形成滤波器,L和N分别对PE加；

②储能大电容正负端对PE加；

Y电容通常接于零线与地或者火线与地之间，如图2是I级EMI滤波电路，Y1和Y2是Y电容，通常两个串联一起。

根据耐高压分为Y1、Y2、Y4三个等级，其中：

• Y1电容耐高压值＞8 kV；

• 5 kV＜Y2电容耐高压值＜小于8 kV；

对于开关电源，Y电容通常接于一次侧（初级）与二次侧（次级）之间，如图3，Y电容器可为一次侧耦合到二次侧的干扰电流提供回流路径。

那么，Y电容容量为什么不能太大呢？

我们知道Y电容对于EMC有很大的帮助，由于是共模电容，因此需要接地，那么就会有一个漏电流，还是以上面的EMI滤波电路为例：

f 是市电频率，即50Hz；

U对地端电压，这里取110V即可。

则可以计算得出漏电流有0.32mA之多。

并且会发现漏电流与容量成正比关系，也就是说容量越大漏电流也就越大。对于220V/50Hz交流电网供电的用电器，很多国家都规定漏电流不得大于1mA；对于手持式以及移动设备等其他用电产品对漏电流也有不同的要求。因此如果电源产品需要接Y电容，容量一般都不是很大，有时候甚至去掉Y电容，因此我们经常看到的Y电容容量基本上都是不大于0.1uF。