H18電容器的電容

1、高中物理選修3-1人教版第一章 靜電場1.8 電容器的電容 一、電容器一、電容器觀察紙介電容器的構(gòu)造觀察紙介電容器的構(gòu)造該元件有兩片錫箔（導(dǎo)體）該元件有兩片錫箔（導(dǎo)體）中間是一層薄紙。中間是一層薄紙。一、電容器一、電容器 在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)絕緣物質(zhì)電介質(zhì)（空氣也是一種電介質(zhì)），就電介質(zhì)（空氣也是一種電介質(zhì)），就構(gòu)成了一個最簡單的電容器，叫做構(gòu)成了一個最簡單的電容器，叫做平行板電容器平行板電容器。這兩個金屬板叫做這兩個金屬板叫做極板極板中間的絕緣物質(zhì)叫做中間的絕緣物質(zhì)叫做電介質(zhì)電介質(zhì)平行板電容器平行板電容器任何兩個任何兩個彼此絕緣

2、彼此絕緣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。A AQQESUC（一）電容器的充電（一）電容器的充電A AES0UC注意注意電容的充電、放電都是電容的充電、放電都是短暫的短暫的過程，過程，有短暫的充電、放電電有短暫的充電、放電電流。流。（二）電容器的放電（二）電容器的放電 圓柱型水杯容器的儲水問題圓柱型水杯容器的儲水問題: :h hh hA AB BC C1.1.水位每升高水位每升高h(yuǎn) h，試比較，試比較A A、B B、C C的儲水量的儲水量2.2.哪個儲水本領(lǐng)大？哪個儲水本領(lǐng)大？如何反映其儲水本領(lǐng)？如何反映其儲水本領(lǐng)？hQ深度水量S截面積思考與討論思考與討論那電

3、容器儲存電荷的本領(lǐng)如何表征呢？UQC 實驗表明：實驗表明： 一個電容器所帶的電荷量一個電容器所帶的電荷量Q Q與電容器與電容器兩極板間的電勢差兩極板間的電勢差U U成正比，比值成正比，比值 是是一個常量。與電容器本身有關(guān)，不同的電一個常量。與電容器本身有關(guān)，不同的電容器的比值是不同的?？梢?，這個比值表容器的比值是不同的?？梢?，這個比值表征了電容器儲存電荷的特性。征了電容器儲存電荷的特性。UQ1 1、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電勢差與電容器兩極板間的電勢差U U的比的比值，叫電容器的電容。符號值，叫電容器的電容。符號C C。2 2、電容的定義式、電容的定義式: : Q

4、 Q指每一個極板帶電量絕對值指每一個極板帶電量絕對值, , U U表示電容器兩板的電勢差表示電容器兩板的電勢差電壓電壓. .3 3 、理解：、理解： 電容器的電容與電容器的電容與Q Q、U U無關(guān)，無關(guān)，由電容器本身的結(jié)由電容器本身的結(jié)構(gòu)決定。構(gòu)決定。二二. .電容電容UQC 4 4、電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差增加、電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差增加1V1V時，時，所需要的電荷量。所需要的電荷量。 5 5、意義：電容是一個反映電容器容納電荷本領(lǐng)大小的、意義：電容是一個反映電容器容納電荷本領(lǐng)大小的物理量。物理量。6 6、單位：、單位： 國際單位制：法拉國際單位制：法拉法（法（F F）

5、 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=10 1F=106 6F=10F=101212pFpFUQC課堂訓(xùn)練課堂訓(xùn)練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，兩極板間的電勢差為兩極板間的電勢差為20v20v，求，求（1 1）電容器的電容）電容器的電容。（2 2）當(dāng)所帶電量減半時，電容器的電容）當(dāng)所帶電量減半時，電容器的電容為多少為多少？（3 3）如果電容器不帶電呢？）如果電容器不帶電呢？三、平行板電容器的電容的相關(guān)因素三、平行板電容器的電容的相關(guān)因素 平行板電容器是最簡單的也

6、是最基本的電容平行板電容器是最簡單的也是最基本的電容器，我們以平行板電容器為例研究影響平行板電器，我們以平行板電容器為例研究影響平行板電容器的因素。容器的因素。實驗中會使用靜實驗中會使用靜電計測量平行板電計測量平行板電容器兩極板間電容器兩極板間的電勢差的電勢差U U。 保持極板上的保持極板上的電荷量電荷量Q Q不變，兩極板不變，兩極板間距間距d d不變，改變兩極不變，改變兩極板的正對面積，通過板的正對面積，通過靜電計指針的變化來靜電計指針的變化來觀測兩極板電勢差的觀測兩極板電勢差的變化。變化。（1 1）改變兩極板的正對面積）改變兩極板的正對面積結(jié)論：結(jié)論：電容電容C C隨正對隨正對面積面積S

7、S的增大而增大的增大而增大?，F(xiàn)象：現(xiàn)象：S S ，U U 保持極板上的電荷保持極板上的電荷量量Q Q不變，兩極板正對不變，兩極板正對面積面積S S不變，改變兩極不變，改變兩極板間的距離板間的距離d d，通過靜，通過靜電計指針的變化來觀測電計指針的變化來觀測兩極板電勢差的變化。兩極板電勢差的變化。（2 2）改變兩極板間的距離）改變兩極板間的距離結(jié)論：結(jié)論：電容電容C C隨兩極板隨兩極板間距間距d d的增大而減小的增大而減小 ?，F(xiàn)象：現(xiàn)象：d d ，U U 保持保持Q Q、S S、d d都不變，在兩極板間都不變，在兩極板間插入電介質(zhì)，通過靜插入電介質(zhì)，通過靜電計的指針來觀測兩電計的指針來觀測兩極板

8、間電勢差的變化。極板間電勢差的變化。（3 3）在兩極板間插入電介質(zhì)）在兩極板間插入電介質(zhì)結(jié)論：結(jié)論：電容電容C C隨電介質(zhì)隨電介質(zhì)的相對介電常數(shù)的增的相對介電常數(shù)的增大而增大大而增大?，F(xiàn)象：現(xiàn)象： ，U U理論表明理論表明: : 當(dāng)平行板電容器的兩極板間是當(dāng)平行板電容器的兩極板間是真空時真空時，電容電容C C與極板的正對面積與極板的正對面積S S、極板距離、極板距離d d的關(guān)系的關(guān)系為為kdSC4式中式中k k為靜電力常量。為靜電力常量。 當(dāng)兩極板間充滿同一種當(dāng)兩極板間充滿同一種介質(zhì)時介質(zhì)時，電容變大為，電容變大為真空時的真空時的r r倍，即倍，即kdSCr4 r r是一個常數(shù)，與電介質(zhì)的性質(zhì)

9、有是一個常數(shù)，與電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，稱為電介質(zhì)的關(guān)，稱為電介質(zhì)的相對介電常數(shù)相對介電常數(shù)。幾種常用電介質(zhì)的幾種常用電介質(zhì)的相對相對介電常數(shù)介電常數(shù)四、常見電容器四、常見電容器 常用的電容器從構(gòu)造上看主要分為兩種，可常用的電容器從構(gòu)造上看主要分為兩種，可以分為以分為固定電容器固定電容器和和可變電容器可變電容器。電容固定不變電容固定不變 如：聚苯乙烯電容器；如：聚苯乙烯電容器； 電解電容器；電解電容器；可變電容器：可變電容器：以聚苯乙烯膜為電以聚苯乙烯膜為電介質(zhì)，把兩層鋁箔介質(zhì)，把兩層鋁箔隔開，卷起來，就隔開，卷起來，就制成了聚苯乙烯電制成了聚苯乙烯電容器。改變鋁箔的容器。改變鋁箔的面積和薄膜的厚度

10、面積和薄膜的厚度可以制成不同電容可以制成不同電容的聚苯乙烯電容器。的聚苯乙烯電容器。聚苯乙烯電容器聚苯乙烯電容器 電解電容器是用鋁板電解電容器是用鋁板做一個極板，用鋁箔做一個極板，用鋁箔上很薄的一層氧化膜上很薄的一層氧化膜做電介質(zhì)，用浸過電做電介質(zhì)，用浸過電解液的紙做另一個電解液的紙做另一個電極板（要靠另一鋁箔極板（要靠另一鋁箔與外部引線連接）制與外部引線連接）制成的。由于氧化膜很成的。由于氧化膜很薄，所以電容很大。薄，所以電容很大。 電解電容器電解電容器 可變電容器可變電容器可變電容器由兩組鋁可變電容器由兩組鋁片組成，固定的一組片組成，固定的一組鋁片叫做定片，可以鋁片叫做定片，可以轉(zhuǎn)動的一組

11、鋁片叫做轉(zhuǎn)動的一組鋁片叫做動片。轉(zhuǎn)動動片，使動片。轉(zhuǎn)動動片，使兩組鋁片的正對面積兩組鋁片的正對面積發(fā)生變化，電容就隨發(fā)生變化，電容就隨著改變。著改變。五、電容器使用時應(yīng)注意的問題五、電容器使用時應(yīng)注意的問題1 1、電容器的、電容器的擊穿電壓擊穿電壓：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，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個過這個限度，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓。極限電壓稱為擊穿電壓。2 2、電容器的、電容器的額定電壓額定電壓：電容器正常工作時的最大電壓電容器正常工作時的最大電壓 額定電壓低于擊穿電壓額定電壓低于

12、擊穿電壓3 3、注意電解電容器的極性、注意電解電容器的極性 關(guān)于電容器及其電容的敘述正確的是關(guān)于電容器及其電容的敘述正確的是( )( )A A任何兩個彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體，就組成了任何兩個彼此絕緣而又相互靠近的導(dǎo)體，就組成了電容器，跟這兩個導(dǎo)體是否帶電無關(guān)電容器，跟這兩個導(dǎo)體是否帶電無關(guān)B B電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代電容器所帶的電荷量是指每個極板所帶電荷量的代數(shù)和數(shù)和C C電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比電容器的電容與電容器所帶電荷量成反比D D一個電容器的電荷量增加一個電容器的電荷量增加Q Q1.01.010106 6C C時，兩時，兩極間電壓升高極間電壓升高1

13、0V10V，則電容器的電容無法確定，則電容器的電容無法確定 對電容及電容器的理解對電容及電容器的理解A A下列關(guān)于電容的說法正確的是下列關(guān)于電容的說法正確的是( )( )A A電容器簡稱電容電容器簡稱電容B B電容器電容器A A的電容比的電容比B B的大，說明的大，說明A A的帶電荷量比的帶電荷量比B B多多C C電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為電容在數(shù)值上等于使兩極板間的電勢差為1V1V時電時電容器需要帶的電荷量容器需要帶的電荷量D D由公式由公式C CQ Q/ /U U知，電容器的電容與電容器兩極板知，電容器的電容與電容器兩極板間的電壓成反比，與電容器所帶的電荷量成正比間的電壓成反比，

14、與電容器所帶的電荷量成正比C C如圖是描述對給定的電容器充電時電荷量如圖是描述對給定的電容器充電時電荷量Q Q、電壓電壓U U、電容、電容C C之間相互關(guān)系的圖象，其中正確之間相互關(guān)系的圖象，其中正確的是的是( () )BCDBCD 如圖所示，用靜電計可以測量已充電的平行板電如圖所示，用靜電計可以測量已充電的平行板電容器兩極板之間的電勢差容器兩極板之間的電勢差U U，現(xiàn)使，現(xiàn)使B B板帶電，則下列判板帶電，則下列判斷正確的是斷正確的是( )( )平行板電容器的動態(tài)分析平行板電容器的動態(tài)分析A A增大兩極之間的距離，增大兩極之間的距離，指針張角變大指針張角變大B B將將A A板稍微上移，靜板稍微

15、上移，靜電計指針張角將變大電計指針張角將變大C C若將玻璃板插入兩板若將玻璃板插入兩板之間，則靜電計指針張角變大之間，則靜電計指針張角變大D D若將若將A A板拿走，則靜電計指針張角變?yōu)榱惆迥米?，則靜電計指針張角變?yōu)榱鉇 AB B如圖所示，平行板電容器的兩極板如圖所示，平行板電容器的兩極板A A、B B接于電池接于電池兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合兩極，一帶正電的小球懸掛在電容器內(nèi)部，閉合開關(guān)開關(guān)S S，電容器充電，這時懸線偏離豎直方向的夾，電容器充電，這時懸線偏離豎直方向的夾角為角為則則( () )A A保持保持S S閉合，將閉合，將A A板向板向B B板靠近，則板靠近，則變大變

16、大B B保持保持S S閉合，將閉合，將A A板向板向B B板靠近，則板靠近，則變小變小C C斷開斷開S S，將，將A A板向板向B B板靠近，則板靠近，則變大變大D D斷開斷開S S，將，將A A板向板向B B板靠近，則板靠近，則不變不變A AD D兩個較大的平行金屬板兩個較大的平行金屬板A A、B B相距為相距為d d，分別接在電壓，分別接在電壓為為U U的電源正、負(fù)極上，這時質(zhì)量為的電源正、負(fù)極上，這時質(zhì)量為m m，帶電量為，帶電量為q q的油滴恰好靜止在兩板之間，如圖所示，在其他條件的油滴恰好靜止在兩板之間，如圖所示，在其他條件不變的情況下，如果將兩板非常緩慢地水平錯開一些，不變的情況下

17、，如果將兩板非常緩慢地水平錯開一些，那么在錯開的過程中那么在錯開的過程中( () )A A油滴將向上加速運動，電流從油滴將向上加速運動，電流從b b流向流向a aB B油滴將向下加速運動，電流從油滴將向下加速運動，電流從a a流向流向b bC C油滴靜止不動，電流從油滴靜止不動，電流從b b流向流向a aD D油滴靜止不動，電流從油滴靜止不動，電流從a a流向流向b bD 如圖所示，計算機鍵盤的每一個鍵下面都連如圖所示，計算機鍵盤的每一個鍵下面都連有一塊金屬片，與該金屬片隔有一定空隙的是另一塊有一塊金屬片，與該金屬片隔有一定空隙的是另一塊小的固定的金屬片。這兩片金屬組成一小電容器。該小的固定的

18、金屬片。這兩片金屬組成一小電容器。該電容器的電容電容器的電容C C可用公式可用公式C CSS/ /d d計算，式中常量計算，式中常量9 910101212F/mF/m，S S表示金屬片的正對面積，表示金屬片的正對面積，d d表示兩表示兩金屬片間的距離。當(dāng)鍵被按下時，此小電容器的電容金屬片間的距離。當(dāng)鍵被按下時，此小電容器的電容發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能檢測出是哪個鍵發(fā)生變化，與之相連的電子線路就能檢測出是哪個鍵被按下了，從而給出相應(yīng)的信號。設(shè)每個金屬片的正被按下了，從而給出相應(yīng)的信號。設(shè)每個金屬片的正對面積為對面積為50mm50mm2 2，鍵未按下時兩金屬片的距離為，鍵未按下時兩金屬片的距離為0.6mm0.6mm。如果電容變化如果電容變化0.25pF0.25pF，電子線路恰能檢測出必要的信，電子線路恰能檢測出必要的信號，則鍵至少需要被按下號，則鍵至少需要被按下_。電容器的應(yīng)用電容器的應(yīng)用電容式鍵盤電容式鍵盤 答案：0.15mm利用傳感電容器可檢測礦井滲水，從而發(fā)出安全警報，利用傳感電容器可檢測礦井滲水，從而發(fā)出安全警報，避免事故的發(fā)生。如圖所示是一種通過測量電容器電避免事故的發(fā)生。如圖所示是一種通過測量電容器電容的變化來檢測液面高低的儀器原理圖，電容器的