第八講 電容器電容

1、第八講第八講 電容器的電容電容器的電容【目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航】1、知道什么是電容器及常見的電容器；2、知道電場能 的概念，知道電容器充電和放電時(shí)的能 量轉(zhuǎn) 換；3、理解電容器電容的概念及定義式，并能用來進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算；4、知道平 行板電容器的電容與哪些因素有關(guān)，有什么關(guān)系；掌握平行板電容器的決定式并能運(yùn)用其討論有關(guān)問題?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)】1.掌握電容器的概念、定義式及平行板電容器的電容。 2.電容器的電容的計(jì)算與應(yīng)用一、一、電容器電容器1、構(gòu)造：任何兩個(gè)彼此絕緣又相隔很近的導(dǎo)體都可以看成一個(gè)電容器。2、電容器的充電、放電操作：把電容器的一個(gè)極板與電池組的正極 相連，另一個(gè)極板與負(fù)極相連，兩個(gè)極板

2、上就分別帶上了等量的 異種電荷。這個(gè)過程叫做充電?，F(xiàn)象：從靈敏電流計(jì)可以觀察到短暫的充電電流。充電后,切斷與電源的連線,兩個(gè)極板間有電場存在,充電過程中由電源獲得的電能貯存在電場中,稱為電場能. 操作:把充電后的電容器的兩個(gè)極板接通,兩極板上的電荷互相中和,電容器就不帶電了,這個(gè)過程叫放電. 現(xiàn)象:從靈敏電流計(jì)可以觀察到短暫的放電電流.放電后,兩極板間不存在電場,電場能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.充電帶電量Q增加,板間電壓U增加,板間場強(qiáng)E增加, 電能轉(zhuǎn)化為電場能電能轉(zhuǎn)化為電場能放電帶電量Q減少,板間電壓U減少,板間場強(qiáng)E 減少,電場能轉(zhuǎn)化為電能電場能轉(zhuǎn)化為電能二二、電容、電容與 水容器類比后得出。

3、說明：對于給定電容器，相當(dāng)于給定柱形水容器，C（類比于橫截面積 ）不變。這是 量度式，不是關(guān)系式。在C一定情況下，Q=CU，Q正比于U。1、定義：電容器所帶的電量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫做電容器的電容。2、公式： 3、單位：法拉（F）還有微法（ F）和皮法（pF） 1F=10-6 F=10-12pF4、電容的物理意義:電容是表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，是由電容器本身的性質(zhì)（由導(dǎo)體大小、形狀、相對位置及電介質(zhì)）決定的,與電容器是不是帶電無關(guān).三、平行板電容器的電容三、平行板電容器的電容1、演示：感應(yīng)起電機(jī)給靜電計(jì)帶電說明:靜電計(jì)是在驗(yàn)電器的基礎(chǔ)上制成的,用來測量電勢差.把它的金

4、屬球與一個(gè)導(dǎo)體相連,把它的金屬外殼與另一個(gè)導(dǎo)體相連,從指針的偏轉(zhuǎn)角度可以量出兩個(gè)導(dǎo)體之間的電勢差U.現(xiàn)象:可以看到:（1）保持Q和d不變， S越小,靜電計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度越大, U越大,電容C越??；保持Q和S不變，d越大，偏轉(zhuǎn)角度越小，C越小.（2）保持Q、d、S都不變,在兩極板間插入電介質(zhì)板,靜電計(jì)的偏轉(zhuǎn)角度并且減小,電勢差U 越小電 容C增大.2、結(jié)論:平行板電容器的電容C與介電常數(shù)成正比,跟正對面積S成正比,跟極板間的距離d成反比.平行板電容器的決定式： 真空 介質(zhì) kdSCr4溫馨提示：溫馨提示：1.通過比值定義法得到電容的概念，利用類比法進(jìn)一步分析比較，加深學(xué)生對電容的物理意義的理解。定義

5、：電容器所帶的電荷量Q與電容器兩極板間的電勢差U的比值，叫做電容器的電容。公式：C = 物理意義：電容在數(shù)值上等于使電容器的兩極板間的電勢差為1V時(shí)電容器需要帶的電荷量。引導(dǎo)學(xué)生與水容器類比： C表示電容器容納電荷的本領(lǐng)大小。單位：法拉（法），符號：F1F = 106 F = 1012 pF比值定義法：C與Q、U無關(guān)，定義式提供了一種測 量的方法。2.平行板電容器的決定式：- r 電介質(zhì)的相對介電常數(shù)。3.兩個(gè)公式的比較 C = 定義式定義式 決定式?jīng)Q定式【典例解析典例解析】【例例】1. 板間距為d的平行板電容器所帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電勢差為U1，板間場強(qiáng)為E1，現(xiàn)將電容器所帶電荷量變?yōu)?

6、Q，板間距變?yōu)閐，其他條件不變，這時(shí)兩極板間電勢差為U2，板間場強(qiáng)為E2，下列說法正確的是()AU2U1，E2E1BU22U1，E24E1CU2U1，E22E1 DU22U1，E22E1分析分析解答本題時(shí)可按以下思路分析：講解講解當(dāng)平行板電容器的其他條件不變，板間距離變?yōu)閐時(shí)，電容器的電容為C 2C，又知電容器的帶電荷量變?yōu)?Q，則可知U U，即U2U1.根據(jù)勻強(qiáng)電場中電勢差與場強(qiáng)之間的關(guān)系式 ，因此選項(xiàng)C正確，其他選項(xiàng)都錯(cuò)誤點(diǎn)評點(diǎn)評判斷平行板電容器電容變化的方法明確平行板電容器電容的決定因素，根據(jù)電容的決定式 進(jìn)行判斷：(1)只改變兩極板間的距離d，d越大，C越??；d越小，C越大(2)只改變

7、兩極板的正對面積S，S越小，C越??；S越大，C越大(3)只改變極板間電介質(zhì)(相對介電常數(shù)為r)，r增大，C增大；r減小，C減小【訓(xùn)練訓(xùn)練】1. 一個(gè)電容器帶電荷量為Q時(shí)，兩極板間電壓為U，若使其帶電荷量增加4.0107 C時(shí)，它兩極板間的電勢差增加20 V，則它的電容為()A1.0108 F B .2.0108 FC4.0108 F D8.0108 F講解由于電容與電容器上帶電荷講解由于電容與電容器上帶電荷量和電勢差大小無關(guān)，所以可根量和電勢差大小無關(guān)，所以可根據(jù)電容的定義式推導(dǎo)出據(jù)電容的定義式推導(dǎo)出 ，因此電容因此電容【例例】2. 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(jì))連接

8、，下極板接地一帶電油滴位于電容器中的P點(diǎn)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，則()A帶電油滴將沿豎直方向向上運(yùn)動BP點(diǎn)的電勢將降低C帶電油滴的電勢能將減小D若電容器的電容減小，則極板帶電荷量將增大分析分析考查板間電場強(qiáng)度的兩個(gè)關(guān)系式講解講解上極板向上移動一小段距離后，板間電壓不變，仍為E，故電場強(qiáng)度將減小，油滴所受電場力減小，故油滴將向下運(yùn)動，A錯(cuò)；P點(diǎn)的電勢大于0，且P點(diǎn)與下極板間的電勢差減小，所以P點(diǎn)電勢減小，B對；油滴向下運(yùn)動時(shí)電場力做負(fù)功，油滴的電勢能應(yīng)增加，C錯(cuò)；電容器的電容C ，由于d增大，電容C應(yīng)減小，極板帶電荷量QCU將減小，D錯(cuò)點(diǎn)評點(diǎn)評分析電容器動態(tài)變化問題的三個(gè)步驟第一步：明確電容器與電源的連接情況，從而確定是電壓不變還是電荷量不變第二步：由C ，根據(jù)r、S、d的變化確定C的變化第三步：由C 確定Q或U的變化，根據(jù) 判斷E的變化【訓(xùn)練訓(xùn)練】2. 一充電后的平行板電容器保持兩板間的正對面積、間距和電荷量不變，在兩板間插入一電介質(zhì)，其電容C和兩極板間的電勢差U的變化情況是()AC和U均增大 BC增大，U減小CC減小，U增大 DC和U均減小講解講解根據(jù)