電容器的電容(含動畫).ppt

1、八、電容器的電容,第一章 靜電場,學習目標 1、知道什么是電容器的和電容器的功能 2、理解電容是表征電容器容納電荷本領的物理量 3、會計算平行板電容器的電容 4、知道常用電容器的種類,一、電容器,電腦主板,一、電容器,紙質(zhì)電容器,一、電容器,1、定義： 任何兩個彼此絕緣又相互靠近的導體，構成了電容器。,在兩個相距很近的平行金屬板中間夾上一層絕緣物質(zhì)(電介質(zhì)),就組成一個最簡單的電容器,叫做平行板電容器.,這兩個金屬板叫做電容器的極板,2.兩種工作狀態(tài):,充電:,兩極與電源相連 使電容器帶電的過程.,是電源的電能轉(zhuǎn)化為 電容器的電場能的過程.,電容器充電實驗,一、電容器,2、電容器的充電和放電過

2、程 （1）充電：使電容器的兩個極板分別帶上等量的異種電荷，這個過程叫充電。,U,電容器的帶電量Q：每個極板上所帶電量的絕對值。,電場能,電能,Q,U ,E 穩(wěn)定后不變,一、電容器,2、電容器的充電和放電過程 （2）放電：已經(jīng)充電的電容器兩極板上的電荷的中和過程，叫放電。,電場能,電能,Q,U ,E 穩(wěn)定后不變,電容器放電,一、電容器,2、電容器的充電和放電過程 （1）充電： 帶電量 Q 增加，板間電壓U 增加，板間場強 E 增加，電能電場能 （2）放電： 帶電量 Q 減少，板間電壓U 減小，板間場強 E 減小，電場能電能 【注意】當電容器帶電量發(fā)生改變時，電路中有電流；穩(wěn)定后電路中無電流，因為

3、兩極板絕緣，電流通不過。,3.電容器能起什么作用呢？:用來容納(存儲)電荷的裝置.,電容器-儲存電荷,類比容器-儲存物質(zhì)（具體水杯存水）,水杯存水的本領 大小由什么來決定？,（由本身的結構決定）,電容器儲存電荷的本領 由什么來決定？,（應該也由本身的結構決定）,如何表征容器儲水的本領大？,思考：,4. 電容器所帶的電荷量Q:,任何一個極板所帶的電荷量Q的絕對值.,類比法：圓柱型水杯容器的儲水問題:,h,h,A,B,C,1.水位每升高h，試比較A、B、C的儲水量,2.哪個儲水本領大？,如何反映其儲水本領？,=,=,那電容器儲存電荷的本領如何表征呢？,二、電容,【實驗表明】 當電容器帶電Q后（兩板

4、帶等量異種電荷），兩板就有電勢差U（也叫電壓），且一個電容器所帶電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U成正比，Q/U是個常量。,電量：Q 2Q 3Q 電壓：U 2U 3U,1.定義：電容器所帶電量 Q 與電容器兩極板間電勢差U 的比值，叫電容器的電容。（符號：C） 定義式： 2.在數(shù)值上等于使電容器兩極板間的電勢差增加1V所需要增加的電荷量。 3.電容器的電容由本身結構決定，與Q、U 無關. 4.單位：法拉（F ） 1F=1C/ V 1F=106F=1012pF 5.物理意義：描述電容器容納電荷的本領。電容越大，表明在相同電勢差情況下，電容器所帶的電荷越多。,二、電容,猜想：平行板電容器的電容由它

5、本身的哪些因素決定？,兩極板間的距離d 兩極板間的正對面積S 是否插入電介質(zhì),控制變量法,實驗記錄,正對面積S,兩極板距離d增大,減小,兩極板距離d,正對面積S減小,減小,S、d均不變,在兩極板間插入電介質(zhì),增大,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：, 介電常數(shù)（1） 其中： S 正對面積 d 兩板間距離 k 靜電常量,思考；電容的兩種表達式有什么不同？,三、電容器的種類,1、從構造上劃分： （1）固定電容器 （2）可變電容器 2、按電介質(zhì)的種類劃分： （1）聚苯乙烯電容器 （2）陶瓷電容器 （3）電解電容器 3、電容器的符號：,固定電容器 可變電容器 電解電容

6、器,4.電容器的額定電壓和擊穿電壓：,（1）額定電壓：電容器長期工作所能承受的電壓。,（2）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。,電容器的額定電壓低于擊穿電壓,平行板電容器充電后的兩類典型情況： 電容器始終連接在電源上，兩極間的電壓U保持不變。 電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器的帶電荷量Q保持不變。,思考與討論 ：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接。在這種情況下，如果增大兩極板間的距離d，那么，兩極板間的電勢差U、電容器所帶的電量Q、兩極板間的場強E各如何變化？,電容器動態(tài)問題分析,U不變,思考

7、與討論 ： 平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在這種情況下，如果增大d，則U、Q、E各如何變化？,Q不變,1、根據(jù)電容電容器的電容定義式：C=Q/U 可知（ ） A、電容器帶的電量Q越多，它的電容C 就越大，C 與Q成正比 B、電容器不帶電時，其電容為零 C、電容器兩極板間的電壓U越高，它的電容C就越小，C與U成反比 D、電容器的電容大小與其帶電情況無關,鞏固訓練,D,鞏固訓練,2、某一電容器標注的是“400V22F”，則下列說法中正確的是() A該電容器可在400V以下電壓時正常工作 B該電容器只能在400V電壓時正常工作 C電壓是200V時，電容仍是22F D使用時只需考慮工作電壓，不

8、必考慮電容器的引出線與電源的哪個極相連,AC,3.一個平行板電容器，使它每個極板所帶電荷量從Q1=310-5C增加到Q2=3.610-5C時，兩極板間的電勢差從U1=10V增加到U2=12V，這個電容器的電容多大？如要使兩極板間的電勢差從10V降到6V，則每極板需減少多少電荷量？,答案：3F；1.210-5C,鞏固訓練,第二課時,思考與討論 ：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接。在這種情況下，如果增大兩極板間的距離d，那么，兩極板間的電勢差U、電容器所帶的電量Q、兩極板間的場強E各如何變化？,解析：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接，其電勢差恒等于電源電

9、壓，并保持不變。, C=S/4kdS/d, E=U/d1/d, Q=CU=US/4kdS/d,思考與討論 ： 平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在這種情況下，如果增大d，則U、Q、E各如何變化？,解析：平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，電容器不存在充、放電的可能性，兩極板上的帶電量Q始終不變。,C=S/4kdS/d U=Q/C=Q/（S/4kd）d/S E=U/d=Q/Cd=Q/（Sd/4kd）= kQ/S 1/S,保持兩極板的不變的實驗探究,思考與討論 ：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接。在這種情況下，如果增大兩極板間的距離d，那么，兩極板間的電勢差U、電容器所

10、帶的電量Q、兩極板間的場強E各如何變化？,電容器動態(tài)問題分析,U不變,思考與討論 ： 平行板電容器充電后，切斷與電源的連接。在這種情況下，如果增大d，則U、Q、E各如何變化？,Q不變,1如圖所示是一個由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路.在增大電容器兩極板間距離的過程中（ ） A電阻R中沒有電流 B電容器的電容變小 C電阻R中有從a流向b的電流 D電阻R中有從b流向a的電流,鞏固訓練,BC,2.如圖所示，電路中，A、B為兩塊豎直放置的金屬板，G是一只靜電計，開關S合上后，靜電計指針張開一個角度，下述哪些做法可使指針張角增大( ) A使A、B兩板靠近一些 B使A、B兩板正對面積錯開一些 C

11、斷開S后，使B板向右平移拉開一些 D斷開S后，使A、B正對面積錯開一些,CD,3.如圖所示，水平放置的平行板電容器，閉合電鍵與穩(wěn)壓直流電源連接，下板固定，當上板在AB位置時，一個帶電油滴剛好靜止在電容器的中點，現(xiàn)在斷開電鍵，使上板在AB位置與AB位置之間上下往復移動，以下關于帶電油滴的運動描述正確的是() A油滴在電容器兩極板間上下往復運動 B油滴始終向下極板運動最后到達下極板 C油滴始終處于靜止狀態(tài) D上板向上移動時，油滴做加速運動；上板向下移動時，油滴做減速運動,C,4.如圖所示，平行板電容器與電動勢為E的直流電源（內(nèi)阻不計）連接，下極板接地。一帶電油滴位于容器中的P點且恰好處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將平行板電容器的上極板豎直向上移動一小段距離( ) A帶點油滴將沿豎直方向向上運動 BP點的電勢將降低 C帶點油滴的電勢將減少 D若電容器的電容減小，則極板帶電量將增大,B,解析：電容器兩端電壓U不變，由公式 E=U/d，場強變小，電場力變小，帶點油滴將沿豎直方向向下運動，A錯；P到下極板距離d不變，而強場E減小，由公式U=Ed知P與正極板的電勢差變小，又因為下極板電勢不變，所以P點的電勢變小，B對；由于電場力向上，而電場方向向下，可以推斷油滴帶負電，又P點的電勢降低，所以油滴的電勢能增