(2019版)高中物理必修三：第十章4 電容器的電容

22/2第十章4電容器的電容問題呢？電容器電容器（capacitor）是一種重要的電學元件。在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質——電介質（空氣也是一種電介質），就組成一個最簡單的電容器，叫作平行板電容器。這兩個金屬板叫作電容器的極板。實際上，任何兩個彼此絕緣又相距很近的導體，都可以看成一個電容器。實驗觀察電容器的充、放電現象（圖1）。1S A2E R C V圖10.4-1電容器的充、放電把開關S接1把開關SR板經過電阻R。電容器充電的過程中，兩極板的電荷量增加，極板間的電場強度增大，電源的能量不斷的能。拓展學習用傳感器觀察電容器的放電過程圖像。10.4-28VS1S2R圖像（10.4-2乙）。甲觀察電容器放電的電路 乙實驗裝圖10.4-2用傳感器在計算機上觀察電容器的放10.4-38。10.4-3圖像在圖中畫一個豎立的狹長矩形（在圖10.4-3的最左邊），什么？怎樣根據圖像估算電容器在全部放電過程中釋放的電荷量？試著算一算。如能是什么形狀的？電容10.4-1電容器充電的實驗中，我們看到，電容器兩極板之間的電勢差增大時，電流表的示數不為極板間的電勢差是否存在某種定量關系？實驗探究電容器兩極板間電勢差跟所帶電荷量的關系實驗電路圖如圖10.4-4AS1用幾節(jié)干電池串聯(lián)后給A充電，可以看到A充電后兩極板具有一定的電壓。S1S12E VS2 A圖10.4-4實驗電路圖把開關S1接2B跟A（注意不要讓手或其他導體跟電容器的兩極板接觸斷開開關S1S2BS2B和A并聯(lián)，電壓表示數再次減少一半。還可以繼續(xù)這樣操作……一半。Q與兩極板之間的電勢差U之比是不變的。不同的電容器，這個比一般是不同的，可見電荷量QU荷的特性。這里說的“電容器所帶的電荷量Q”，是指一個極板所帶電荷量的絕對值。電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板之間的電勢差U之比，叫作電容器的電容（capacitance）。用C表示，則有U＝QU上式表示，電容器的電容在數值上等于使兩極板間的電勢差為1V10.4-5，11cm 1cm1cm1cm圖10.4-5你覺得用Q和U定義電容，哪個更好？U Q法，符號是1C1V1。實際中常用的單位還有微法（μF）和皮法（pF），它們與法拉的關系是1μF＝10-6F1pF＝10-12F數值比擊穿電壓低。拓展學習平行板電容器的電容變形。平行板電容器的電容是由哪些因素決定的呢？我們通過以下實驗來研究。如圖10.4-6，用靜電計1測量已經充電的平行板電容器兩極板之間的電勢差U。甲正對面積S對電容C的影響 乙兩板間的距離d對電容C的影響 丙電介質對電容C的影響10.4-6研究影響平行板電容器電容大小的因素Qd也不變，改變兩極板的正對面積S，通過靜電計指針的變化得到兩極板之間電勢差的變化。根據電容的定義式C＝Q，由U電勢差的變化判斷電容的變化，從而得到正對面積SC的影響（10.4-6甲）。QS也不變，改變兩極板間的距離ddC的影響（10.4-6乙）。保持QSdC的影響（10.4-6丙）。電容。反之亦然。Cd的關系為CC4πkd式中k為靜電力常量。當兩極板之間充滿同一種介質時，電容變大為真空時的εr倍，即CεrC4πkdεr是一個常數，與電介質的性質有關，叫作電介質的相對介電常數。1把靜電計的金屬球與一個導體連接，金屬外殼與另一個導體連接（或者金屬外殼與另一個導體同時接地），從指針偏轉角度的大小可以推知兩個導體間電勢差的大小。常用電容器以聚苯乙烯薄膜為電介質，把兩層鋁箔隔開，卷起來，就制成（圖以聚苯乙烯薄膜為電介質，把兩層鋁箔隔開，卷起來，就制成（圖10.4-7甲可以制成不同電容的聚苯乙烯電容器。以陶瓷為電介質的固定電容器也很多。甲 乙10.4-7固定電容器電解電容器（圖10.4-7乙）（要靠另一片鋁箔與外部引線連接）可變電容器由兩組鋁片組成（圖10.4-8），10.4-8可變電容器超級電容器是20世紀70練習與應用10.4-1S12，穩(wěn)定后又改接1該信息，在表格內各空格處填上合理的答案。表充、放電過程中某兩個時刻的電路情況在此時刻通過圖電流表中的電開關S當前電容器兩端的整個電路中的這個時候電時刻 中電流表的電流流正在增大還正在接通1電壓正在增大能量正在怎樣器是在充電方向 是減小 還是接通2 還是減小 轉化 是在放電t1 向左t2 向右10.4-9QUC之間的相互關系，請判斷它們的正誤，并說明理由。CQ