電容器的電容(公開課)

電容器的電容

人教版高中物理選修3-1湘東中學邵莉

導體導體絕緣體極板極板電介質(zhì)一、電容器1.結(jié)構(gòu)

自主學習課本的第29頁2、3段有關電容器的充放電過程分析充電過程放電過程電容器充放電實驗2、電容器的充放電①充電過程：充電電流----有充電電流----電源提供的電荷移動，堆積在極板上----板間場強增加----電勢差增大電場能增加

----有放電電流----電容器儲存的電荷移動，通過導線中和----板間場強減弱----電勢差減小電場能減少

②放電過程：放電電流思考：水杯容器的儲水問題:水位差h，儲水量V;水位差2h,儲水量2V.

如何反映水杯的儲水本領？2h2VVh水容器儲存水電容器儲存電荷

水量V

高度差h本領電容器與水容器的對比水容器儲存水電容器儲存電荷

水量V

電量Q高度差h本領電容器與水容器的對比水容器儲存水電容器儲存電荷

水量V

電量Q高度差h電勢差U本領電容器與水容器的對比水容器儲存水電容器儲存電荷

水量V

電量Q高度差h電勢差U本領本領電容器與水容器的對比二、電容探究電容器帶電量與極板間電勢差之間的關系

實驗器材：電動勢為1.5V的電池三節(jié)、電池盒、電容器一個、去掉電池的石英鐘一個、帶夾子的導線若干

電容器極板間電勢差即電源電壓；帶電量由石英鐘秒針走過格數(shù)體現(xiàn)。次數(shù)充電電壓秒針走過的格數(shù)（描述電容器的帶電量）11.5V223.0V434.5V6電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板電勢差U的比值，叫做電容器的電容。定義：表達式：單位：法［拉］F常用單位：微法（μF）皮法（pF）單位換算：1μF=10-6F1pF=10-6F二、電容三、平行板電容器的電容猜想：正對面積S，距離d,電解質(zhì)等控制變量法實驗方案不變量改變量

S

d分析

保持Q和d不變保持Q和S不變保持Q、S、d均不變在兩極板間插入電介質(zhì)控制變量法控制變量法實驗方案不變量改變量分析d↑

θ↑C↓

保持Q和S不變保持Q和d不變

保持Q、S、d均不變d↑控制變量法實驗方案不變量改變量S↓分析

d↑

θ↑C↓

S↓

θ↑C↓保持Q和S不變d↑保持Q和d不變保持Q、S、d均不變控制變量法實驗方案不變量改變量分析d↑

θ↑C↓S↓

θ↑C↓

θ↓

C↑保持Q和S不變保持Q和d不變保持Q、S、d均不變在兩極板間插入電介質(zhì)S↓d↑三、平行板電容器的電容1.極板間是真空時：2.極板間充滿介質(zhì)時：

εr—是一個常數(shù)，與電介質(zhì)的性質(zhì)有關，稱為電介質(zhì)的介電常數(shù)。其中：S—正對面積

d—兩板間距離

k—靜電常量定義式適用于任何電容器C與Q、U無關決定式只適用于平行板電容器反映C的決定因素思考；電容的兩種表達式有什么不同？例題：下列說法錯誤的有[]A．給平行板電容器充電時，使一板帶正電，另一板帶等量負電，任何一板所帶電量絕對值就是電容器所帶的電量B．由公式C＝Q/U可知，電容器的電容隨著帶電量的增加而變大C．電容器的電容與它是否帶電無關D．給平行板電容器帶電Q后保持電量不變，使兩板距離逐漸增大，則兩板間的電壓也隨著增大，而兩板間的電場強度則保持不變例題

1、平行板電容器充電后，繼續(xù)保持電容器的兩極板與電源相連，在這種情況下，如增大兩板間距d，則電容器電容C、板間電勢差U、電容器所帶電量Q，板間場強E分別如何改變？

充電后，繼續(xù)保持電容器與電源相連，電容器兩板間電勢差U不變.如增大d，則由，

C將減小，再，Q減小，依E=U/d，E將增大。2、平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在這種情況下，如增大d，則C、U、Q、E分別如何改變？

C變小、Q不變、U變大、E不變結(jié)論（1）若電容器保持與電源相連接，則兩極板間電勢差保持不變，即U不變。（2）若電容器與電源斷開，則電容器的帶帶電荷量保持不變。即在電源斷開的情況下，改變平行板間距，平行板內(nèi)的場強不發(fā)生變化。（3）根據(jù)公式四、常用電容器1、固定電容器：電容固定不變聚苯乙烯電容器電解電容器：

正負極不能接反，不能接交流電

2、可變電容器通過改變兩極間的正對面積或距離來改變電容四、常用電容器1、固定電容器：電容固定不變聚苯乙烯電容器電解電容器：

正負極不能接反，不能接交流電

2、可變電容器通過改變兩極間的正對面積或距離來改變電容五、電容器使用時應注意的問題1、電容器的擊穿電壓：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，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓。2、電容器的額定電壓：電容器正常工作時的最大電壓額定電壓低于擊穿電壓3、注意電解電容器的極性五、電容器使用時應注意的問題1、電容器的擊穿電壓：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，電介質(zhì)將被擊穿，電容器損壞，這個極限電壓稱為擊穿電壓。2、電容器的額定電壓：電容器正常工作時的最大電壓額定電壓低于擊穿電壓3、注意電解電容器的極性

2.一個電容器儲存的電荷量是4×10-8C,兩極板間電壓是2V。那么這個電容器的電容是_________F，如果將所帶電荷全部放掉，這個電容器的電容是________F。1.有一空氣平行板電容器，僅增加兩極板的正對面積，其電容________；僅縮小極板間距離，其電容________;僅降低兩極板間電壓，其電容_______;僅在兩極板間充以介電常數(shù)較大的電介質(zhì)，其電容_________。課堂練習增大增大不變增大3.平行板電容器充電后斷開電源，然后將兩極板間正對面積逐漸增大，則在此過程中：（）。

A.電容器電容將逐漸增大；

B.兩極板間電場強度將逐漸增大；

C.兩極板間電壓保持不變；D.兩極板上代電荷量保持不變。AD如果充電后不斷開電源，再增大極板正對面積，選項還一樣嗎？A.保持S接通，減小兩極板間的距離，則兩極板間的電場的電場強度減??；B.保持S接通，在兩極板間插入一塊電介質(zhì)，則極板上的電荷量增大；C.斷開S，減小兩極板間的距離，則兩極板間電勢差減??；D.斷開S，在兩極板間插入一塊電介質(zhì)，則兩極板間電勢差增大。4.兩塊大小、形狀完全相同的金屬板平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，接通開關，電源立即給電容器充電：（）。BC5.一空氣平行板電容器，極板正對面積為S,兩極板相距d，充以電荷量Q后，兩極板間電壓為U,使電容器的電容加倍，可采用辦法有（）。A.將電壓變?yōu)閁/2B.將電荷量變?yōu)?QC.將兩極板正對面積變?yōu)?SD.兩極板間充入電介質(zhì)常數(shù)為2的電介質(zhì)CD6.有兩個平行板電容器，它們的電容之比是3：2，帶電量之比是3：1，如果有兩個電子分別從兩個電容器的負極板到正極板，則這兩個電子的動能增量之比是多少？解：C1:C2=3:2

Q1:Q2=3:1可以推出U1:U2=2:1電子從負極板到達正極板，W=Eu,可以算出W1:W2=2：1。7.有兩個平行板電容器，它們的電容之比為3：2，帶電荷量之比是3:1，如果有兩個電子分別從兩個電容器的負極板達到正極板，則這兩個電子的動能增量是多少？解：電容之比為3：2，電荷量之比為3：1,

根據(jù)公式,兩極板電壓之比為2:1，電子從負極板到正極板，電場力做功為W=eU,

則電子的動能增量之比為2：1。高考鏈接1.（2007年海南）一平行板電容器存在勻強電場，電場沿豎直方向，兩個比荷不同的帶正電粒子a和b,從電容器的P點以相同的水平速度兩平行板之間。測得a和b與電容器極板的撞擊點到射入點之間的水平距離之比為1：2,若不計重力，則a和b的比荷之比是：（）。DA.1:2B.1:8C.2:1D.4:1點撥所以：

水平方向：豎直方向：所以：因此D選項正確。

2.（2000全國）對于水平放置的電容器，下列說法正確的是（）。A.將兩板的間距增大，電容將增大B.將兩極板平行錯開，使正對面積減小，電容將減小C.在下板的內(nèi)表面放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的陶瓷，電容將增大D.在下板的內(nèi)表面上放置一面積和極板相等、厚度小于極板間距的鋁板，電容將增大BCD影響平行板電容器的因素有：⑴隨正對面積的增大而增大；⑵隨兩極板間距的增大而減小；⑶在兩極板間放入電介質(zhì)，電容增大。根據(jù)上面敘述可以直接看出B、C正確。對于D選項，放入鋁板后，實際上是減小了平行板的間距，所以，本題正確選項應該是B、C、D。點撥

3.（2005，全國）水平放置的平行板電容器與一電池相連，在電容器的兩極板間有一帶正電的質(zhì)點處于靜止平衡狀態(tài)，現(xiàn)將電容器兩極板間距增大，則（）。A.電容變大，質(zhì)點向上運動B.電容變大，質(zhì)點向下運動C.電容變小，質(zhì)點保持靜止D.電容變小，質(zhì)點向下運動D點撥一帶正電的質(zhì)點處于靜止狀態(tài)，則Eq=mg，又極板始終與電池相連，則極板間電壓不變，由，d變大，E變小，又，d變大，C變小，所以D選項正確。1.答：（1）把兩極板間距離減小，電容增大，電壓變小，靜電計指針角度變小。

（2）把兩極板間相對面積減小，電容減小，電荷量不變，電壓變大，靜電計指針偏角變大。（3）在兩極板間插入相對介電常數(shù)較大的電介質(zhì)，電容增大，電荷量不變，電壓變小，靜電計指針角度偏小。教材習題答案2.答：由