了解電容器(16)

1、新課標高中物理選修31一、識別電容器一、識別電容器 該元件有兩片錫該元件有兩片錫箔（導(dǎo)體），中間箔（導(dǎo)體），中間是一層薄紙。是一層薄紙。. 定義：任何兩個定義：任何兩個彼此絕緣彼此絕緣又相互靠又相互靠近的近的導(dǎo)體導(dǎo)體都可以構(gòu)成電容器。都可以構(gòu)成電容器。 這兩個導(dǎo)體這兩個導(dǎo)體稱為稱為電容器電容器的的電極電極。二、電容器充、放電電路G12K存在存在瞬間充電電流瞬間充電電流 i,電量電量Q, 板間電壓板間電壓U板間電場板間電場E ,電源能量電源能量電場能電場能,充電結(jié)束充電結(jié)束U=充電電壓充電電壓.1、充電充電：使電容器的兩個極板帶上：使電容器的兩個極板帶上等量異種電荷的過程等量異種電荷的過程.w2

2、.電容器的放電電容器的放電 放電放電：使電容器兩極板上的電荷中和的過程：使電容器兩極板上的電荷中和的過程.存在存在瞬間放電電流瞬間放電電流i,電量電量Q,板間電壓板間電壓U ,板間電場板間電場E ,電場能電場能其他形式的能其他形式的能,在放電結(jié)束在放電結(jié)束U=0.電容器帶電跟直筒容器裝水的情形電容器帶電跟直筒容器裝水的情形進行比較進行比較V水水h水水1cm水容器水容器高度差高度差水量水量水位每升高水位每升高1cm的水量的水量V / h = S電容器電容器電勢差電勢差電量電量電勢差每增加電勢差每增加1V所需電量所需電量Q / U = C1. 1.電容的電容的物理意義物理意義: :反映電容器反映電

3、容器容納電荷本領(lǐng)容納電荷本領(lǐng)。2.2.電容器所帶電量電容器所帶電量QQ與電容器兩極板間的電勢差與電容器兩極板間的電勢差U U的的比值比值，叫電容器的電容。符號，叫電容器的電容。符號C C。 定義式定義式: : Q Q指一個極板上所帶電量絕對值指一個極板上所帶電量絕對值, , U U表示電容器兩板的電勢差表示電容器兩板的電勢差( (即電壓即電壓). ). 3. 3. 電容器的電容電容器的電容C C與與QQ、U U無關(guān)，由電容器本身無關(guān)，由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定。的結(jié)構(gòu)決定。三三. .電容電容UQC 3.3.電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差增加增加1V1V時，所需

4、要的電荷量。時，所需要的電荷量。 4.4.單位：單位： 國際單位制：國際單位制：法拉法拉法（法（F F） 1F=1C / V1F=1C / V 常用單位：微法（常用單位：微法（F);F);皮法（皮法（pF) pF) 1F=101F=106 6F=10F=101212pFpFUQUQC三三. .電容電容課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練1、某一電容器，當所帶電量為某一電容器，當所帶電量為4 41010-6-6C C，兩極，兩極板間的電勢差為板間的電勢差為20v20v，求，求1 1）電容器的電容）電容器的電容. .2 2）當所帶電量減半時，電容器的電容為多少）當所帶電量減半時，電容器的電容為多少? ?3 3）如果電

5、容器不帶電呢？）如果電容器不帶電呢？解解:1):1)(1022010476FUQC2)2)仍是仍是2 21010-7-7 F. F.3)3)仍是仍是2 21010-7-7 F. F.研究平行板電容器的電容和哪些因素研究平行板電容器的電容和哪些因素有關(guān)有關(guān)三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容平行板電容器的電容與兩極板的平行板電容器的電容與兩極板的正對面積正對面積S S成正比成正比, ,與兩極與兩極板間的距離板間的距離d d成反比成反比, ,并并跟板間插入的跟板間插入的介電常數(shù)介電常數(shù)成正比成正比. .kdSC4其其決定式?jīng)Q定式其其物理意義物理意義:平行板電容器的電容由電平行板電容器的電容

6、由電容器本身結(jié)構(gòu)容器本身結(jié)構(gòu)(S、d、)決定決定,與與Q 、 U無關(guān)無關(guān).四、電容器的主要性能指標四、電容器的主要性能指標1. 1.電容量電容量2.2.擊穿電壓：加在電容器兩極板上的電壓擊穿電壓：加在電容器兩極板上的電壓不能超過某一限度，超過這個限度，電介不能超過某一限度，超過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓。稱為擊穿電壓。電容器的額定電壓：電容器正常工作時的電容器的額定電壓：電容器正常工作時的最大電壓最大電壓. . 額定電壓低于擊穿電壓額定電壓低于擊穿電壓小小 結(jié)結(jié)一、電容器一、電容器1. 1.任何兩個任何兩個彼此絕緣彼此絕緣

7、又相互靠近的又相互靠近的導(dǎo)體導(dǎo)體都可以構(gòu)成電容器。都可以構(gòu)成電容器。2.2.電容器的電容器的充電充電：電容器與電源相連，：電容器與電源相連，電源能量電源能量電場能電場能 電容器的電容器的放電放電：電容器與導(dǎo)線相連，：電容器與導(dǎo)線相連，電場能電場能其他形式能其他形式能二、電容二、電容 1. 1.定義式定義式: : 2. 2.單位：法拉單位：法拉F F 1F=106F=1012pF三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容決定式?jīng)Q定式 四、電容器使用時注意的問題四、電容器使用時注意的問題 工作電壓工作電壓額定電壓額定電壓擊穿電壓擊穿電壓 電解電容器有極性電解電容器有極性,正負極不能接反正負極不能

8、接反,不能接交流電不能接交流電.UQC UQ4rsCkd物義物義:C:C與與QQ、U U無關(guān)無關(guān), ,由由電容器本身結(jié)構(gòu)決定電容器本身結(jié)構(gòu)決定. .物義物義:C:C由由、S S、d d決定決定. .電容器的兩種常見題型電容器的兩種常見題型1 1、平行板電容器、平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板與電源相連與電源相連，在這種情況下，如增大兩板間距，在這種情況下，如增大兩板間距d d，則電容器電容則電容器電容C C、板間電勢差、板間電勢差U U、電容器所帶電量、電容器所帶電量QQ，板間場強，板間場強E E分別如何改變？分別如何改變？ 分析分析: :充電后充電后,

9、 ,繼續(xù)保持電容器繼續(xù)保持電容器與電源相與電源相連連, ,電容器兩板間電勢差電容器兩板間電勢差U U不變不變. . 如增大如增大d d，則由，則由 ，C C 將減小將減小. . 再由再由 ，QQ減小減小. . 依依E E=U U/ /d d，E E將增大將增大. . kdSCr4UQC 電容器的兩種常見題型電容器的兩種常見題型2.2.平行板電容器平行板電容器充電后，切斷與電源的連接充電后，切斷與電源的連接。在這。在這種情況下，如增大種情況下，如增大d d，則，則C C、 U U、QQ、E E分別如何改分別如何改變變 ？分析分析: :充電后充電后, ,切斷與電源相連切斷與電源相連, ,電容器電容

10、器電量電量QQ不變不變. . 如增大如增大d d，則由，則由 ，C C 將減小將減小. . 再由再由 ，U U增大增大. . 依依kdSCr4UQC SkQdUEUQkdSC44,E,E不變不變. .課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練2 2、平行板電容器充電后，與電池兩極斷開、平行板電容器充電后，與電池兩極斷開連接，當兩極板間的距離減小時（連接，當兩極板間的距離減小時（ ）A A電容器的電容電容器的電容C C變大變大B B電容器極板的帶電量電容器極板的帶電量QQ變大變大C C電容器兩極間的電勢差電容器兩極間的電勢差U U變大變大D D電容器兩極板間的電場強度電容器兩極板間的電場強度E E不變不變ADAD課堂練習(xí)

11、課堂練習(xí)3.3.兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置置, ,構(gòu)成一平行板電容器構(gòu)成一平行板電容器, ,與它相連接的電路如圖與它相連接的電路如圖所示所示. .接通開關(guān)接通開關(guān)S, S,電源即給電容器充電電源即給電容器充電, ,則則( )( )A.A.保持保持S S接通接通, ,減小兩極板間的距離減小兩極板間的距離, ,兩板間電場的場強減小兩板間電場的場強減小. .B.B.保持保持S S接通接通, ,在兩極板間插入一塊在兩極板間插入一塊介質(zhì)介質(zhì), ,極板上的電荷量增大極板上的電荷量增大. .C.C.斷開斷開S, S,減小兩極板間的距離減小兩極板間的距離,

12、,兩極兩極板間的電勢差減小板間的電勢差減小. .D.D.斷開斷開S, S,讓兩極板左右平移讓兩極板左右平移, ,兩極板兩極板間的電場強度增大間的電場強度增大. .B C DB C D課堂練習(xí)課堂練習(xí)課堂練習(xí)課堂練習(xí)4.4.水平放置的平行板電容器與一電池相連水平放置的平行板電容器與一電池相連, ,在在電容器的兩板間有一帶正電的質(zhì)點處于靜止電容器的兩板間有一帶正電的質(zhì)點處于靜止狀態(tài)狀態(tài). .現(xiàn)將電容器兩板間的距離增大現(xiàn)將電容器兩板間的距離增大, ,則則( )( )A.A.電容變大電容變大, ,質(zhì)點向上運動質(zhì)點向上運動. .B.B.電容變大電容變大, ,質(zhì)點向下運動質(zhì)點向下運動. .C.C.電容變小

13、電容變小, ,質(zhì)點保持靜止質(zhì)點保持靜止. .D.D.電容變小電容變小, ,質(zhì)點向下運動質(zhì)點向下運動. .D D拓展拓展:電容器放電過程中電容器放電過程中電流隨時間變化的圖像電流隨時間變化的圖像1 1、在圖中畫一個狹長矩形，它、在圖中畫一個狹長矩形，它的面積的物理意義是什么？的面積的物理意義是什么？ 電荷量電荷量2 2、怎樣根據(jù)圖像計算電容器在、怎樣根據(jù)圖像計算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量？全部放電過程中釋放的電荷量？ 圖像與坐標軸間的面積圖像與坐標軸間的面積 40 40格格 Q=3.2Q=3.21010-3-3C C 3 3、根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算出的電容是多少？、根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算出的電容是多

14、少？ C=4C=41010-4-4F F2.2.兩個平行金屬板夾上一層絕緣物兩個平行金屬板夾上一層絕緣物質(zhì)能否構(gòu)成一個電容器質(zhì)能否構(gòu)成一個電容器? ?1. 1.相鄰兩個同學(xué)能否構(gòu)成電容器相鄰兩個同學(xué)能否構(gòu)成電容器？思考題能能能能平行板電容器平行板電容器基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu): :由兩塊由兩塊正對正對而而又又相距很近相距很近的的金屬板金屬板組成組成. .帶電特點帶電特點: :兩板電荷量兩板電荷量等等量異號量異號, ,分布在兩板相對的分布在兩板相對的內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè). .板間電場板間電場: :板間形成板間形成勻強勻強電場電場, ,場強大小為場強大小為E=U/dE=U/d, ,方向垂直板面方向垂直板面. . 充電

15、過程充電過程演示演示( (電容器的電量電容器的電量QQ：指一個：指一個極板所帶電量的極板所帶電量的絕對值絕對值.) .): :充電過程充電過程, ,電容器的電容器的電量電量QQ、電壓電壓U UC C、場強場強E E等如何變化？等如何變化？能量能量如何變化？如何變化？ 電容器電容器充電過程充電過程特點（如圖）：特點（如圖）： 有有短暫的充電電流短暫的充電電流i i, ,電流方向為逆時針方電流方向為逆時針方向向, ,電流強度由大到小電流強度由大到小; ; 電容器所帶電荷量電容器所帶電荷量QQ增加增加; ; 電容器兩極板間電壓電容器兩極板間電壓U Uc c升高升高; ; 電容器中電場強度電容器中電場強度E E增加增加; ; 電容器電容器充電結(jié)束充電結(jié)束后，電容器所在電路中后，電容器所在電路中無電流無電流，電容器兩，電容器兩極板間電壓與充電電壓相等極板間電壓與充電電壓相等. . 電容器充電后切斷電源電荷不消失，從電容器充電后切斷電源電荷不消失，從電電源源獲得的獲得的電能電能儲存在了電場中儲存在了電場中電場能電場能. . 放電過程放電過程演示演示: :放電過程放電過程, ,電容器的電容器的電量電量QQ、電壓電壓U UC C、場強場強E E等如何變化？等如何變化？能