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1、第8节 电容器的电容 第1章静电场 带电体放在空中,它所带的电荷是会慢 慢地失去的,为了保存电荷,我们就需 要有一个能“装电荷的容器”电容器 。 情景引入 一、电容器 2、构造:任何两个彼此绝缘又相互靠近的导 体都可以构成电容器。 1、电容器:能够容纳(储存)电荷的器件。 a.电容器的极板:构成电容器的两个导体。 b.最简单的电容器平行板电容器:在两个正对 的平行金属板间夹上一层电介质(绝缘体)。 平行板电容器 电介质 电容器的极板 1)充电:使电容器带上电荷的过程。 充电后两极板带有等量的异种电荷。 每个极板所带电量的绝对值叫电容器的带电量。 两极板间存在匀强电场,电容器储存电荷的同时 也储
2、存了电场能。(其它形式的能转化为电场能) 3、工作方式: Q Q 正极板 负极板 E 有短暂的 充电电流 两极间有电 势差 2)放电:使电容器失去电荷的过程。(电场能 转化为其它形式的能) Q Q 有短暂的放电电流 电容器两极正负电荷通过导线中和 不同的电容器容纳电荷的本领是不同的, 就像不同的容器的装水量各不相同一样。 我们该如何描述电容器容纳电荷的本领的 大小呢? 板间电势差U 水体积V Q/U 极板带电量Q 水深H 容器的截面 积S=V/H 1、电容的定义: 电容器所带电量Q与电容器两极间的电 势差U的比值,叫电容器的电容。符号C 。 二、电容器的电容 2、定义式: Q指每一个极板带电量
3、绝对值, U表示电容器两板的电势差电压. 3、电容的单位: 法拉: F 还有:微法()、皮法(p) 1F=1C/V 如果一个电容器带1C电量时,两极间电 压是1V,这个电容器的电容就是1F 4、物理意义:表征电容器容纳电荷本领 的大小 电容是电容器本身的一种属性,与Q、U 无关,由电容器本身的结构决定。 例例1:1:关于电容,下列说法中正确的是关于电容,下列说法中正确的是 ( ) A A电容器的极板上带电量越大,这只电电容器的极板上带电量越大,这只电 容器的电容就越大容器的电容就越大 B B电容器的极板间电压越大,这只电容电容器的极板间电压越大,这只电容 器的电容就越大器的电容就越大 C C如
4、果电容器两极板上没有带电,它的如果电容器两极板上没有带电,它的 电容为零电容为零 D D对某一个电容器来说,两板间的电对某一个电容器来说,两板间的电 势差随所带电量的增加而增加势差随所带电量的增加而增加 D 例2:某一电容器,当带电量为410-6C,两 极板间的电势差为20v,求 (1)电容器的电容 (2)当所带电量减半时,电容器的电容为 多少? (3)如果电容器不带电呢? 电容的大小取决于电容器的结构,那 么跟哪些因素有关呢? 1、电容与两板正对面积S的关系: 三、平行板电容器的电容 静电计 2、电容与板间距离d的关系: 3、电容与电介质的关系: 4、平行板电容器的电容公式: 两板间距离 两
5、板正对面积 介电常数 真空r=1 静电力常量 思考与讨论 : 平行板电容器充电后,继续保持电容器的两极板 与电源相连接。在这种情况下,如果增大两极板 间的距离d,那么,两极板间的电势差U、电容器 所带的电量Q、两极板间的场强E各如何变化? 解析:平行板电容器充电后,继续保持电容器的 两极板与电源相连接,其电势差恒等于电源电 压,并保持不变。 C=S/4kd S/d E= U/d 1/d Q=CU= US/4kd S/d 思考与讨论 : 平行板电容器充电后,切断与电源的连接。在 这种情况下,如果增大d,则U、Q、E各如何变化 ? 解析:平行板电容器充电后,切断与电源的连接, 电容器不存在充、放电
6、的可能性,两极板上的带 电量Q始终不变。 (1)C=S/4kd S/d (2)U=Q/C=Q/(S/4kd) d/S (3)E=U/d=Q/Cd=Q/(Sd/4kd) = kQ/S 1/S 本题的思路是: 比较、两类题型的解析过程,可 以看到,抓住Q(或U)不变这个条 件是一个关键。 最后用 E=U/d=Q/Cd判断E的变化。 再用C=Q/U判断出Q(或U)的变化, 用 C=S/4kd判断C的变化, 当d(或变化、S)发生变化, 3、平行板电容器充电后的两类典型情况: 、电容器充电后,切断与电 源的连接,电容器的带电荷量Q 保持不变。 、电容器始终连接在电源上, 两极间的电压U保持不变。 例例
7、3 3:平行板电容器充电平衡后:平行板电容器充电平衡后仍与电源相仍与电源相 连连,两极板间的电压是,两极板间的电压是UU,充电荷量为,充电荷量为QQ ,两极板间场强为,两极板间场强为E E,电容为,电容为C C,现将两极,现将两极 板间距离减小,则板间距离减小,则 ( ) A.QA.Q变大变大 B.CB.C变大变大 C.EC.E不变不变 D.UD.U变小变小 AB 例例4 4:平行板电容器充电平衡后:平行板电容器充电平衡后与电源断开与电源断开 ,两极板间的电压是,两极板间的电压是UU,充电荷量为,充电荷量为QQ, 两极板间场强为两极板间场强为E E,电容为,电容为C C,现将两极板,现将两极板
8、 间距离减小,则间距离减小,则( ) A.QA.Q变大变大 B.CB.C变大变大 C.EC.E不变不变 D.UD.U变小变小 E与d无关, 即E不变。 BCD 电容器是一储能元件。 纸质电容器 陶瓷电容器 电解电容器 钽电容器 可变电容器 四、 常用电容器 请带着这样以下几个问题阅读课本第30页常用电容器 部分内容。 常用电容器,从构造上看,可以分为哪两类? 常用的固定电容器有哪些? 聚苯乙烯电容器和电解电容器 电解电容器与其它常用电容器相比有什么显著 特征? 电容器常见的损坏原因是什么? 常用电容器可分为固定电容器和可变电容器。 电解电容器的正、负极性是固定的。 加在电容器两极板上的电压不能
9、超过某一限度,超过这一限度电 介质将被击穿,电容器损坏,这个极限电压叫击穿电压。 例例5 5:如图所示,在平行板电容器正中有一个:如图所示,在平行板电容器正中有一个 带电微粒带电微粒K K闭合时,该微粒恰好能保持静闭合时,该微粒恰好能保持静 止在止在保持保持K K闭合;闭合;充电后将充电后将K K断开;两断开;两 种情况下,各用什么方法能使该带电微粒向种情况下,各用什么方法能使该带电微粒向 上运动打到上极板?上运动打到上极板? A A上极板上极板MM向上平移向上平移 B B下极板下极板N N 向上平移向上平移 C C上极板上极板M M 向左平移向左平移 DD把下极板把下极板N N接地接地 K M N 选选B B 选选C C 一、电容器 1、任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器。 2、 电容器的充电:电容器与电源相连,电源能量电场能 电容器的放电:电容器与导线相连,电场能其他形式能 二、电容 1、定义: 2、单位:法拉F 1F=106F=1012pF 三、平行板电容器的电容 C与r 、S、d有关 四、常用电容器 电解电容器 可变电容器 五、电容器使用时注意的问题 工作电压额定电压击穿电压 电解电容器有极性,正负极不能接反,不能接交流电 小 结 C与Q、U无关
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