8電容器的電容

1、8 8 電容器的電容電容器的電容大家知道在電源的正極聚集有大量的正電荷，在負(fù)大家知道在電源的正極聚集有大量的正電荷，在負(fù)極同樣聚集有大量的負(fù)電荷，那么當(dāng)用導(dǎo)線把它的極同樣聚集有大量的負(fù)電荷，那么當(dāng)用導(dǎo)線把它的兩極與兩塊彼此絕緣正對(duì)的金屬板相連后會(huì)出現(xiàn)什兩極與兩塊彼此絕緣正對(duì)的金屬板相連后會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？么現(xiàn)象？?jī)砂宸謩e帶上正負(fù)電荷兩板分別帶上正負(fù)電荷這表明兩塊彼此絕緣正對(duì)的金這表明兩塊彼此絕緣正對(duì)的金屬板能容納電荷屬板能容納電荷+-當(dāng)兩塊彼此絕緣正對(duì)的金屬板能夠容納電荷時(shí)，就當(dāng)兩塊彼此絕緣正對(duì)的金屬板能夠容納電荷時(shí)，就構(gòu)成了電容器。構(gòu)成了電容器。電容器是電氣設(shè)備中的一種很重要的元件，在電子電容

2、器是電氣設(shè)備中的一種很重要的元件，在電子技術(shù)和電工技術(shù)中有很重要的應(yīng)用，例如在洗衣機(jī)、技術(shù)和電工技術(shù)中有很重要的應(yīng)用，例如在洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電視機(jī)中都有電容器。電風(fēng)扇、電視機(jī)中都有電容器。電容器多種多樣。不同的電容器容納的電荷量一樣電容器多種多樣。不同的電容器容納的電荷量一樣嗎？嗎？1.知道什么是電容器以及常用的電容器。知道什么是電容器以及常用的電容器。2.理解電容器的電容概念及其定義式，并能用來(lái)理解電容器的電容概念及其定義式，并能用來(lái)進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算。3.知道計(jì)算電容的公式及其含義，知道平行板知道計(jì)算電容的公式及其含義，知道平行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)。電容器的電容與哪些因

3、素有關(guān)。(重點(diǎn)重點(diǎn))4.會(huì)對(duì)平行板電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題進(jìn)行分析。會(huì)對(duì)平行板電容器動(dòng)態(tài)問(wèn)題進(jìn)行分析。觀觀察察電電容容器器的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)一、電容器一、電容器. .定義：定義： 任何兩個(gè)彼此任何兩個(gè)彼此絕緣絕緣又相距又相距很近很近的的導(dǎo)體導(dǎo)體組成一組成一個(gè)個(gè)電容器電容器。 平行板電容器平行板電容器電介質(zhì)電介質(zhì)電容器的極板電容器的極板電容器的極板電容器的極板2.2.電容器的充電：電容器的充電： QQ 將電容器兩個(gè)極板將電容器兩個(gè)極板帶上等量異種電荷帶上等量異種電荷的過(guò)程，的過(guò)程，叫電容器的叫電容器的充電充電。 正正極板極板負(fù)負(fù)極板極板有短暫的有短暫的電流電流兩極間有兩極間有電壓電壓兩板分別帶兩板分別帶等量等量

4、異種異種電荷，每個(gè)電荷，每個(gè)極板帶電量的極板帶電量的絕絕對(duì)值對(duì)值叫電容器的叫電容器的帶電量帶電量E3.3.電容器的放電：電容器的放電： QQ 用導(dǎo)線將充電后的電容器兩極接通，兩極失用導(dǎo)線將充電后的電容器兩極接通，兩極失去電荷的過(guò)程，叫電容器的去電荷的過(guò)程，叫電容器的放電放電. . 在在放電放電過(guò)程中導(dǎo)線過(guò)程中導(dǎo)線上有上有短暫的電流短暫的電流產(chǎn)產(chǎn)生生U=0 電容器在電路中的工作就是這樣，通過(guò)一定的方電容器在電路中的工作就是這樣，通過(guò)一定的方式使電容器充電后再放電，利用這一規(guī)律來(lái)達(dá)成電式使電容器充電后再放電，利用這一規(guī)律來(lái)達(dá)成電路的控制路的控制. .好比一個(gè)水杯的作用就是先用來(lái)盛水，然好比一個(gè)水杯

5、的作用就是先用來(lái)盛水，然后再在某些條件下把水倒出后再在某些條件下把水倒出. .水杯盛水的能力有所不水杯盛水的能力有所不同，而電容器容納電荷的本領(lǐng)也有所不同，我們把同，而電容器容納電荷的本領(lǐng)也有所不同，我們把這叫做電容器的這叫做電容器的電容電容. .電容器帶電與水桶盛水類比：電容器帶電與水桶盛水類比： h=1cmV=1dm3h=2cmV=2dm3V與與h成成正比正比是是定值定值VSh水桶的橫截面積水桶的橫截面積Vhh=1cmV=1dm3h=1cmV=4dm3水桶水桶S S越大，容納水的本越大，容納水的本領(lǐng)越強(qiáng)領(lǐng)越強(qiáng)電容器帶電與水桶盛水類比：電容器帶電與水桶盛水類比： S S與與V V、h h無(wú)關(guān)

6、無(wú)關(guān)UQC 容納儲(chǔ)存水容納儲(chǔ)存水容納儲(chǔ)存電荷容納儲(chǔ)存電荷電荷量電荷量Q Q水量水量V V電勢(shì)差電勢(shì)差U U水位差水位差h h橫截面積橫截面積S S電容電容C ChVS + + + + + + + + +- - - - - - - - - 電容器電容器水容器水容器QCUQCU二、電容二、電容1.1.定義定義: :電容器所帶電量電容器所帶電量Q Q與電容器兩極板間的與電容器兩極板間的電勢(shì)差電勢(shì)差U U的比值，叫電容器的電容。符號(hào)：的比值，叫電容器的電容。符號(hào)：C C2.2.定義式：定義式：Q Q指指每一個(gè)每一個(gè)極板帶電量的絕對(duì)值極板帶電量的絕對(duì)值. .U U表示電容器兩板的電勢(shì)差表示電容器兩板的電

7、勢(shì)差電壓電壓. . 【特別提醒【特別提醒】電容與電容與Q Q、U U無(wú)關(guān)，由電容器本身決定無(wú)關(guān)，由電容器本身決定. .3.3.單位單位 國(guó)際單位：法拉國(guó)際單位：法拉, ,簡(jiǎn)稱法簡(jiǎn)稱法, ,符號(hào)是符號(hào)是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)4.4.物理意義物理意義電容是一個(gè)反映電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量電容是一個(gè)反映電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量. .6121F10 F10 pF例例1.1.某一電容器，當(dāng)帶電量為某一電容器，當(dāng)帶電量為4 41010-6-6C C時(shí)，兩極板間時(shí)，兩極板間的電勢(shì)差為的電勢(shì)差為20V20V，求，求

8、（1 1）電容器的電容）電容器的電容. .（2 2）當(dāng)所帶電量減半時(shí)，電容器的電容為多少）當(dāng)所帶電量減半時(shí)，電容器的電容為多少. .（3 3）如果電容器不帶電呢？）如果電容器不帶電呢？解析：解析：（1 1）根據(jù)）根據(jù) 得：得：C=C=2 21010-7-7F.F.（2 2）電容器的電容與兩極板帶電量的多少無(wú)關(guān)）電容器的電容與兩極板帶電量的多少無(wú)關(guān). . C=C=2 21010-7-7F.F.（3 3）電容器的電容與兩極板是否帶電無(wú)關(guān)）電容器的電容與兩極板是否帶電無(wú)關(guān). . C= C=2 21010-7-7F. F. QCU三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容實(shí)驗(yàn)結(jié)論：實(shí)驗(yàn)結(jié)論：充電后保

9、持不變充電后保持不變保持保持d d和和不變，減小兩板的正對(duì)面積，則不變，減小兩板的正對(duì)面積，則保持和保持和不變，減小兩板的間距不變，減小兩板的間距d d ，則，則保持保持d d和不變，在板間插入電介質(zhì)，使和不變，在板間插入電介質(zhì)，使，則則平行板電容器的電容公式：平行板電容器的電容公式：SC dC1兩極板間距離兩極板間距離kdSCr4兩極板正對(duì)面積兩極板正對(duì)面積靜電力常量靜電力常量rC介電常數(shù)介電常數(shù)真空真空 =1=1r幾種常用電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)幾種常用電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)電介質(zhì)電介質(zhì)空氣空氣煤油煤油石蠟石蠟陶瓷陶瓷玻璃玻璃云母云母水水r1.00051.00052 26 66 68 84 41

10、1112.02.02.12.18181 空氣的相對(duì)介電常數(shù)與空氣的相對(duì)介電常數(shù)與1 1十分接近，研究中，空十分接近，研究中，空氣對(duì)電容的影響一般可以忽略。氣對(duì)電容的影響一般可以忽略。1.1.固定電容器：固定電容器：四、常用電容器四、常用電容器（1 1）聚苯乙烯電容器：）聚苯乙烯電容器： 以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，兩層鋁箔為極板以聚苯乙烯薄膜為電介質(zhì)，兩層鋁箔為極板. .符號(hào)：符號(hào)：（2 2）電解電容器：）電解電容器： 用鋁箔做一個(gè)極板，以鋁箔上很薄的一層氧化用鋁箔做一個(gè)極板，以鋁箔上很薄的一層氧化膜為電介質(zhì)，用浸過(guò)電解液的紙做另一個(gè)極板。膜為電介質(zhì)，用浸過(guò)電解液的紙做另一個(gè)極板。符號(hào)：符號(hào)：電容

11、較大電容較大2.2.可變電容器：可變電容器： 兩極由兩極由兩組鋁片兩組鋁片組成，固定的一組鋁片叫做定片；組成，固定的一組鋁片叫做定片；可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫做動(dòng)片可以轉(zhuǎn)動(dòng)的一組鋁片叫做動(dòng)片; ;空氣空氣為電介質(zhì)。為電介質(zhì)。轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片，使兩組鋁片的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)片，使兩組鋁片的正對(duì)面積正對(duì)面積發(fā)生變化，電發(fā)生變化，電容相應(yīng)容相應(yīng)變化變化。符號(hào)：符號(hào)：3.3.擊穿電壓和額定電壓：擊穿電壓和額定電壓： 加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一個(gè)加在電容器兩極板上的電壓不能超過(guò)某一個(gè)限度，超過(guò)這個(gè)限度，電介質(zhì)將被限度，超過(guò)這個(gè)限度，電介質(zhì)將被擊穿擊穿，這個(gè)電，這個(gè)電壓稱為壓稱為擊穿電壓擊穿電壓。 電容器電容器正常工作

12、正常工作時(shí)兩極板上的時(shí)兩極板上的最大電壓最大電壓，稱，稱為為額定電壓額定電壓。額定電壓比擊額定電壓比擊穿電壓穿電壓低低外殼上標(biāo)的電壓是外殼上標(biāo)的電壓是額定電壓額定電壓例例2.2.如圖所示，兩塊水平放置的平行正對(duì)的金屬板如圖所示，兩塊水平放置的平行正對(duì)的金屬板a a、b b與電池相連，在距離兩板等遠(yuǎn)的與電池相連，在距離兩板等遠(yuǎn)的M M點(diǎn)有一個(gè)帶電液滴點(diǎn)有一個(gè)帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將處于靜止?fàn)顟B(tài)。若將a a板向下平移一小段距離，但仍板向下平移一小段距離，但仍在在M M點(diǎn)上方，穩(wěn)定后，下列說(shuō)法中正確的是點(diǎn)上方，穩(wěn)定后，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A A液滴將加速向下運(yùn)動(dòng)液滴將加速向下運(yùn)動(dòng)B BM M點(diǎn)

13、的電場(chǎng)強(qiáng)度變小了點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度變小了C CM M點(diǎn)電勢(shì)升高，液滴在點(diǎn)電勢(shì)升高，液滴在M M點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能將減小點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能將減小D D在在a a板移動(dòng)前后兩種情況下，若將液滴從板移動(dòng)前后兩種情況下，若將液滴從a a板移到板移到b b板，電場(chǎng)力做功相同板，電場(chǎng)力做功相同【解析【解析】選選C C、D.D.當(dāng)將當(dāng)將a a向下平移時(shí)，板間場(chǎng)強(qiáng)增大，向下平移時(shí)，板間場(chǎng)強(qiáng)增大，則液滴所受電場(chǎng)力增大，液滴將向上加速運(yùn)動(dòng)，則液滴所受電場(chǎng)力增大，液滴將向上加速運(yùn)動(dòng)，A A、B B錯(cuò)誤。由于錯(cuò)誤。由于b b板接地且板接地且b b與與M M間距離未變，由間距離未變，由U=EdU=Ed可知可知M M點(diǎn)電勢(shì)將升高，液滴的電勢(shì)能

14、將減小，點(diǎn)電勢(shì)將升高，液滴的電勢(shì)能將減小， C C正確。由正確。由于前后兩種情況于前后兩種情況a a與與b b板間電勢(shì)差不變，所以將液滴板間電勢(shì)差不變，所以將液滴從從a a板移到板移到b b板電場(chǎng)力做功相同，板電場(chǎng)力做功相同，D D正確。正確。例例3.3.一平行板電容器，充電后與電源斷開(kāi)，負(fù)極板接一平行板電容器，充電后與電源斷開(kāi)，負(fù)極板接地，在兩極板間有一正電荷，電荷量足夠小，固定在地，在兩極板間有一正電荷，電荷量足夠小，固定在P P點(diǎn)，如圖所示，以點(diǎn)，如圖所示，以E E表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)，表示兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)，U U表示電容表示電容器的電壓，器的電壓，E Ep p表示正電荷在表示正電荷在P P

15、點(diǎn)的電勢(shì)能，若保持負(fù)極點(diǎn)的電勢(shì)能，若保持負(fù)極板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線框位置，則板不動(dòng)，將正極板移到圖中虛線框位置，則( ) ( ) A AU U變小，變小， E Ep p不變不變B BE E變大，變大， E Ep p變大變大C CU U變大，變大， E Ep p不變不變D DU U不變，不變， E Ep p不變不變【解析【解析】選選A.A.因電容器充電后與電源斷開(kāi)，顯然因電容器充電后與電源斷開(kāi)，顯然電容器的電量不會(huì)發(fā)生變化，電荷的面密度不發(fā)電容器的電量不會(huì)發(fā)生變化，電荷的面密度不發(fā)生變化，即生變化，即 E E不發(fā)生變化，當(dāng)正極板下移時(shí)，不發(fā)生變化，當(dāng)正極板下移時(shí)，d d減減小，據(jù)小，據(jù)U=

16、EdU=Ed可知，可知，U U變小，但變小，但P P到負(fù)極板間距到負(fù)極板間距 不變不變E Ep p=Uq=Uq=E =E q q不變，所以本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為不變，所以本題的正確選項(xiàng)應(yīng)為A Add一、電容器一、電容器 任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體，組成一任何兩個(gè)彼此絕緣又相距很近的導(dǎo)體，組成一個(gè)電容器個(gè)電容器. . 二、電容二、電容UQC 法拉法拉F F6121F =10 F =10 pF單位：?jiǎn)挝唬喝⑵叫邪咫娙萜鞯碾娙萑?、平行板電容器的電容kdSCr41.1.關(guān)于電容，下列說(shuō)法中正確的是關(guān)于電容，下列說(shuō)法中正確的是 （ ）A A電容器的極板上帶電量越大，這個(gè)電容器的電電容器的極板上帶電量

17、越大，這個(gè)電容器的電容就越大容就越大B B電容器的極板間電壓越大，這個(gè)電容器的電容電容器的極板間電壓越大，這個(gè)電容器的電容就越大就越大C C如果電容器兩極板上沒(méi)有帶電，它的電容為零如果電容器兩極板上沒(méi)有帶電，它的電容為零D D對(duì)某一個(gè)電容器來(lái)說(shuō)，兩板間的電勢(shì)差隨所帶對(duì)某一個(gè)電容器來(lái)說(shuō)，兩板間的電勢(shì)差隨所帶電量的增加而增加電量的增加而增加D D2.2.如圖所示，將平行板電容器兩極板分別接在電壓是如圖所示，將平行板電容器兩極板分別接在電壓是6V6V的電池組正負(fù)極，跟電池組負(fù)極相連的極板帶電量為的電池組正負(fù)極，跟電池組負(fù)極相連的極板帶電量為-9.0-9.01010-8-8C C ，則電容器的帶電量為，則電容器的帶電量為 C C，電容器的電容為電容器的電容為 pF.pF.若將此電容器兩若將此電容器兩極板與電動(dòng)勢(shì)為極板與電動(dòng)勢(shì)為12V12V的電池組相連，則電容器的電容為的電池組相連，則電容器的電容為 pF.pF. QQ9.09.01010-8-8 1.51.510104 4 1.51.510104 4 3.3.對(duì)于一給定的電容器，在如下圖所示中，描述對(duì)于一給定的電容器，在如下圖所示中，描述電容電容C C、帶電量、帶電量Q Q、電壓、電壓U U之間的相互關(guān)系的圖線之間的相互關(guān)