13.8-電容器-電容第一課時(shí)

第一章電場(chǎng)1.8電容器的電容2.作用：兩個(gè)互相靠近彼此絕緣的導(dǎo)體。一.電容器電容器能貯藏電量和能量.1.結(jié)構(gòu)：平行板電容器

在兩個(gè)正對(duì)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(gè)平行板電容器。最簡(jiǎn)單的電容器：兩極電介質(zhì)觀察紙介電容器的構(gòu)造該元件有兩片錫箔〔導(dǎo)體〕，中間是一層薄紙。2.電容器的充放電電容器的充電++++-----Q+QU把電容器的兩個(gè)極板和電池的正負(fù)極相連,兩個(gè)極板就分別帶上了等量的異種電荷,這個(gè)過程叫充電.充電過程中電路中有短暫的充電電流.每個(gè)極板上所帶電量的絕對(duì)值叫電容器的電量Q.充了電的電容,兩極板間就有電場(chǎng),電勢(shì)差U.從電源獲得的電能儲(chǔ)存在電場(chǎng)中,這種能量叫電場(chǎng)能.電容器的放電把充電后的電容器兩極板接通,兩極板上的電荷中和,電容器不再帶電,這個(gè)過程叫放電.并有短暫的放電電流.放電后,兩極板就不再有電場(chǎng)和電勢(shì)差,電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能.++++-----Q+QU兩極板帶上等量異種電荷，分布在相對(duì)兩板上，兩板之間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，大小為電容器有儲(chǔ)存電荷和電場(chǎng)能的本領(lǐng).3.電容器的工作方式(1)電容器的充電把電容器的兩個(gè)極板和電池的正負(fù)極相連,兩個(gè)極板就分別帶上了等量的異種電荷,這個(gè)過程叫充電.一個(gè)極板上所帶電量的絕對(duì)值叫電容器的電量Q.充了電的電容,兩極板間就存在勻強(qiáng)電場(chǎng),兩板電壓U.從電源獲得的電能儲(chǔ)存在電場(chǎng)中,這種能量叫電場(chǎng)能.(2)充電過程特點(diǎn):當(dāng)電容器充電結(jié)束,電容器所在電路中無電流,電容器兩板間電壓與電源電壓相等.1.有電流,電流方向流入電容器正極板,電流強(qiáng)度由大變小;2.電容器所帶電量增加;3.電容器兩極板電壓升高;4.電容器中勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)增大;5.電源的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能.(4)放電過程特點(diǎn):1.有電流,電流方向流出電容器正極板,電流強(qiáng)度由大變小;

當(dāng)電容器放電結(jié)束,電容器所在電路中無電流,電容器兩板間電壓等于零，電容器中勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)為零.(3)電容器的放電把充電后的電容器兩極板接通,兩極板上的電荷中和,電容器不再帶電,這個(gè)過程叫放電.2.電容器所帶電量減少;3.電容器兩極板電壓降低;4.電容器中勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)減小;5.電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為其它形式的能.二、電容1.引入目的:為了描述電容器本身容納電荷本領(lǐng)大小的特性.2.量度方式:任意電容器電容的定義式(度量式).3.矢標(biāo)量:標(biāo)量.4.單位換算:式中的各量均代入絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算.1C/V=1F(法拉)1F=106μF=1012pF標(biāo)量.兩個(gè)標(biāo)量相除結(jié)果一定是標(biāo)量.電容器的電容等于兩極板間每升高〔或降低〕1V增多〔或減少〕的電量。圓柱型水杯容器的儲(chǔ)水問題:hhABC1.水位每升高h(yuǎn)，試比較A、B、C的儲(chǔ)水量2.哪個(gè)儲(chǔ)水本領(lǐng)大？如何反映其儲(chǔ)水本領(lǐng)？二.電容++++-----Q+QU1.電容:電容器所帶的電量Q與電容器兩極板間的電勢(shì)差U的比值,叫做電容器的電容或者電容器增加的電量ΔQ與兩極板間增加的電勢(shì)差ΔU的比值,叫電容器的電容2.公式:3.單位:1C/V=1F(法拉)1F=106μF=1012pF4.注意(1)從C=Q/UQ=CU可知:對(duì)不同的電容,U一定,C大,Q也大.說明電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量.(2)C=Q/U,不能認(rèn)為C與Q成正比,與U成反比.電容是反映電容器本身的一種特性,與Q,U無關(guān).(3)對(duì)電容器兩端的電勢(shì)差U不能超過某一限度.超過這個(gè)限度,電容器中的電介質(zhì)被擊穿,電容器損壞,這個(gè)電壓叫擊穿電壓.1、某一電容器，當(dāng)所帶電量為4×10-6C，兩極板間的電勢(shì)差為20v，求〔1〕電容器的電容〔2〕當(dāng)所帶電量減半時(shí)，電容器的電容為多少〔3〕如果電容器不帶電呢？1．對(duì)于給定的電容器，在描述電容量C、帶電量Q、兩板間電勢(shì)差U的相互關(guān)系中，以下圖1－16中正確的選項(xiàng)是()ACE課堂練習(xí)3、水平放置的平行板電容器，兩板相距5mm，電容為2μF，當(dāng)將其充電到兩板電壓為100V時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為10-10g的帶電塵埃正好在板間靜止〔如以下圖所示〕。那么塵埃的電荷量為C。mgF課堂練習(xí)1.平行板電容器的電容跟介電常數(shù)ε成正比,跟正對(duì)面積s成正比,跟極板的距離d成反比2.公式(是決定式,適用于平行板電容器)三.影響平行板電容器電容因素？把可變電容器的動(dòng)片旋進(jìn)去一些，電容器的電容______；如果把兩板間的電介質(zhì)由空氣換成陶瓷，那么電容______；如果增大兩板間的電勢(shì)差，那么電容______〔以上填“變大〞、“變小〞或“不變〞〕；如果把動(dòng)片全部旋出來，那么電容______〔填“最大〞或“最小〞〕。變大變大不變最小思考題：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,那么板間電勢(shì)差U、電容器所帶電量Q，板間場(chǎng)強(qiáng)E各如何改變？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，那么U、Q、E各如何改變？⑴電容器與電源相連，電容器兩板間電勢(shì)差U不變。⑵充電后，切斷電容器與電源的連接，電容器所帶電荷量Q不變。提示：3.一平行板電容器的兩個(gè)極板分別與一電源的正負(fù)極相連,在保持開關(guān)閉合的情況下,將電容器兩極板間的距離增大,那么電容器的電容C,電容器所帶電量Q和極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E的變化情況是A.C,Q,E都逐漸增大B.C,Q,E都逐漸減小C.C,Q逐漸減小,E不變D.C,E逐漸減小,Q不變AB在上題中,待電容器充電后將開關(guān)斷開,再將電容器兩極板間距離逐漸增大,那么電容器的電容C,極板間的電壓U和極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E的變化情況是A.C變小,U變大,E不變B.C變小,U,E均變大C.C變大,U變小,E不變D.C變小,U不變,E變小(B)(A)4.一平行板電容器充電后與電源斷開,負(fù)極板接地,在兩極板間有一正電荷(電量很小)固定在P點(diǎn).如下圖,用E表示兩極板間場(chǎng)強(qiáng),U表示電容器的電壓,ε表示正電荷在P點(diǎn)的電勢(shì)能,假設(shè)保持負(fù)極板不動(dòng),將正極板移到圖中虛線所示的位置,那么A.U變小,E不變B.E變大,ε不變C.U變小,ε不變D.U不變,ε不變(B)1．如下圖，S閉合的瞬間和平行板電容器充電穩(wěn)定后增大兩極板距離的過程中，對(duì)電阻R來說，有無電流通過，如果有，方向怎樣?·ABRSC····〔1〕R上有從A到B的電流〔2〕R上有從B到A的電流.例題下面能使靜電計(jì)張角變大，可行的方法是()A.A板左移B.B板下移C.AB間放入電介質(zhì)D.放掉一局部電ABABQ不變5.如下圖,平行金屬板A、B組成的電容器,充電后與靜電計(jì)相連.要使靜電計(jì)指針張角變大,以下措施中可行的是:A.將A板向上移動(dòng)B.將B板向右移動(dòng)C.將A、B之間充滿電介質(zhì)D.將A板放走局部電荷AB連接在電池兩極上的平行板電容器，當(dāng)兩極板間的距離減小時(shí)A.電容器的電容C變大B.電容器極板的帶電量Q變大C.電容器兩極間的電勢(shì)差U變大D.電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E變大

ABD例題電容器充電結(jié)束后〔①與電源連接②與電源斷開〕，電源電壓恒定，一帶電油滴恰好靜止在兩極板之間，假設(shè)板間距離增大，那么油滴是否運(yùn)動(dòng)？如運(yùn)動(dòng)向哪動(dòng)？如下圖，平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間，現(xiàn)將兩極板間稍錯(cuò)開一些，其它條件不變。那么〔〕A．油滴將向上加速，電流計(jì)中電流由b流向aB．油滴將向下加速，電流計(jì)中電流由a流向bC．油滴將靜止不動(dòng)，電流計(jì)中電流由b流向aD．極板帶電量減少，兩板間電勢(shì)差和場(chǎng)強(qiáng)不變C實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)公式Q、S保持不變時(shí)，d越大，C越小三．平行板電容器的電容Q、d保持不變時(shí)，S越大，C越大Q、d、S保持不變時(shí)，插入介質(zhì)，C越大C和d成反比C與S成正比C與ε成正比平行板電容器電容的決定式(函數(shù)式).+-電解電容器固定電容器可調(diào)電容器四、電容器分類和符號(hào)按構(gòu)造分：固定電容器可變電容器聚本乙烯電容器電解電容器五．常用電容器鋁電解電容器六.電容器的兩個(gè)重要參量：電容器長(zhǎng)期工作所能承受的電壓，叫額定電壓。加在電容器兩極上的極限電壓叫擊穿電壓。額定電壓應(yīng)低于擊穿電壓.電容值和額定電壓思考題：某一電容器標(biāo)有“100μF，200V〞的含義？七.電容器的應(yīng)用1.測(cè)角度的電容傳感器2.測(cè)夜面高度的電容傳感器4.測(cè)壓力的電容傳感器3.測(cè)位移X的電容傳感器1、關(guān)于電容，以下說法中正確的選項(xiàng)是〔〕A．電容器的極板上帶電量越大，這只電容器的電容就越大B．電容器的極板間電壓越大，這只電容器的電容就越大C．如果電容器兩極板上沒有帶電，它的電容為零D．對(duì)某一個(gè)電容器來說，兩板間的電勢(shì)差隨所帶電量的增加而增加電容器的電容與電量Q及電壓U都無關(guān)，由電容器本身決定。與水桶截面積S類似。例與練D1、某電解電容器上標(biāo)有“25v470μF〞的字樣，對(duì)此，下述說法中正確的選項(xiàng)是〔〕A.當(dāng)電容器兩極間電壓是25v時(shí)，電容器的電容才是470μFB.電容器兩極間電壓必須是25v時(shí)，電容器才能正常工作C.電容器兩極間電壓必須在直流25v以下時(shí)，電容器才能正常工作D.這種電容器使用時(shí)，必須考慮電容器的兩根引線的極性額定電壓25V是電容器正常工作時(shí)兩極板上的最大電壓電容器的電壓多數(shù)情況下是交流電壓例與練D2、如下圖，將平行板電容器兩極板分別接在電壓是6V的電池組正負(fù)極，跟電池組負(fù)極相連的極板帶電量為-9.0×10-8C，那么電容器的帶電量為C，電容器的電容為PF。假設(shè)將此電容器兩極接電壓12V的電池組正負(fù)極，電容器的電容為PF。＋＋＋＋＋＋＋＋－

－

－

－

－

－

－

－

＋Q－Q9.0×10-8

1.5×104

1.5×104

電容與電壓U無關(guān)例與練兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構(gòu)成一平行板電容器，與它相連的電路如下圖，接通開關(guān)S，電源即給電容器充電〔〕A保持S接通，減小兩極板間的距離，那么兩極板間電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度減??；B保持S接通，在兩極間插入一塊電介質(zhì)，那么極板上的電荷量增大；C斷開S，減小兩極板間的距離，那么兩極板間的電勢(shì)差減??；D斷開S，在兩極間插入一塊電介質(zhì)，那么兩極板間的電勢(shì)差增大。BCRS如下圖是一個(gè)平行板電容器，其電容為C，帶電量為Q，上極板帶正電，現(xiàn)將一個(gè)試探電荷q由兩極板間的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，A、B兩點(diǎn)間的距離為S，連線AB與極板間的夾角為30度，那么電場(chǎng)力對(duì)試探電荷q所做的功等于〔〕。ABCD---------++++

++++++++-d300ABC如圖,平行板電容器經(jīng)開關(guān)S與電池連接,a處有一帶電荷量非常小的點(diǎn)電荷,S是閉合的,φa表示a點(diǎn)的電勢(shì),F表示點(diǎn)電荷受到的電場(chǎng)力,現(xiàn)將電容器的B板向下稍微移動(dòng),使兩板間的距離增大φ

a變大,F變大;B.φ

a變大,F變小;C.φ

a不變,F不變;D.φ

a不變,F變小;(B)ABaS3.如圖，A、B為平行金屬板，兩板相距為d，分別與電源兩極相連，兩板的中央各有一小孔M和N，今有一帶電質(zhì)點(diǎn)，自A板上方相距為d的P點(diǎn)由靜止自由下落〔P、M、N在同一豎直線上〕，空氣阻力忽略不計(jì)，到達(dá)N孔時(shí)速度恰好為零，然后沿原路返回，假設(shè)保持兩極板間的電壓不變，那么A.把A板向上平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回;B.把A板向下平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落;C.把B板向上平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后仍能返回；D.把B板向下平移一小段距離,質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)自由下落后將穿過N孔繼續(xù)下落;MNABP(ACD)在圖15-7所示的電路中，直流電源的電壓U=18V，電容器A和B的電容分別為CA=20μF和CB=10μF．開始時(shí)開關(guān)S是斷開的，A和B都不帶電．〔1〕把S扳到位置1，A的帶電量QA等于多少？〔2〕然后把S從位置1換到位置2，那么B的帶電量QB等于多少？〔3〕再把S扳到位置1，然后又把S換接到位置2，那么B的帶電量QB′將變?yōu)槎嗌?？思維拓展3、對(duì)于一給定的電容器，在如以下圖所示中，描述電容C、帶電荷量Q、電壓U之間的相互關(guān)系的圖線中正確的選項(xiàng)是〔〕例與練BDQC0D2、把可變電容器的動(dòng)片旋進(jìn)去一些，電容器的電容______；如果把兩板間的電介質(zhì)由空氣換成陶瓷，那么電容______；如果增大兩板間的電勢(shì)差，那么電容______〔以上填“變大〞、“變小〞或“不變〞〕；如果把動(dòng)片全部旋出來，那么電容______〔填“最大〞或“最小〞〕。例與練變大變大不變最小例題下面能使靜電計(jì)張角變大，可行的方法是()A.A板左移B.B板下移C.AB間放入電介質(zhì)D.放掉一局部電ABABQ不變例題電容器充電結(jié)束后〔①與電源連接②與電源斷開〕，電源電壓恒定，一帶電油滴恰好靜止在兩極板之間，假設(shè)板間距離增大，那么油滴是否運(yùn)動(dòng)？如運(yùn)動(dòng)向哪動(dòng)？1、平行板電容器充電后，切斷與電源的連接，在這種情況下，①如果增大兩極板間的距離d，那么，兩極板間的電勢(shì)差U，電容器所帶的電量Q，兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)E各如何變化？②如果減小兩極板間的正對(duì)面積S，那么，兩極板間的電勢(shì)差U，電容器所帶的電量Q，兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)E各如何變化？思考與討論〔1〕解題關(guān)鍵電容器充電后與電源斷開，Q保持不變。d增加C減小U=Q/CU增加E=U/dE不變S減小C減小U==Q/CU增加E=U/dE增加分析〔1〕分析〔2〕2、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，①如果增大兩極板間的距離d，那么，兩極板間的電勢(shì)差U，電容器所帶的電量Q，兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)E各如何變化？②如果減小兩極板間的正對(duì)面積S，那么，兩極板間的電勢(shì)差U，電容器所帶的電量Q，兩極板間的場(chǎng)強(qiáng)E各如何變化？思考與討論〔2〕d增加C減小Q=CUQ減小E=U/dE減小S減小C減小Q=CUQ減小E=U/dE不變電容器始終與電源連接，U保持不變。解題關(guān)鍵1、平行板電容器充電平衡后仍與電源相連，兩極板間的電壓是U，充電荷量為Q，兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E，電容為C，現(xiàn)將兩極板間距離減小，那么〔〕A.Q變大 B.C變大C.E不變 D.U變小例與練2、平行板電容器充電平衡后與電源斷開，兩極板間的電壓是U，充電荷量為Q，兩極板間場(chǎng)強(qiáng)為E，電容為C，現(xiàn)將兩極板間距離減小，那么〔〕A.Q變大 B.C變大C.E不變 D.U變小E與d無關(guān)，即E不變。例與練3、用電壓為U的直流電源給電容為C平行板電容器充電，充完電后電容器兩板間的場(chǎng)強(qiáng)大小為E。

〔1〕充完電后，假設(shè)仍閉合電鍵K，將電容器兩極板正對(duì)面積變?yōu)樵瓉淼囊话?，那么電容器的電容變?yōu)椋鬟^導(dǎo)線中的電流方向?yàn)閺臉O板流向極板。

C/2

正負(fù)例與練4、用電壓為U的直流電源給電容為C平行板電容器充電，充完電后電容器兩板間的場(chǎng)強(qiáng)大小為E。

〔2〕充完電后，假設(shè)斷開電鍵K，將電容器的兩個(gè)極板距離變?yōu)樵瓉淼囊话?，那么電容器的電容變?yōu)椋娙萜鲀蓸O板間的電壓變?yōu)?，電容器兩極板間的電場(chǎng)強(qiáng)度為。2C

U/2E例與練5、用電壓為U的直流電源給電容為C平行板電容器充電，充完電后電容器兩板間的場(chǎng)強(qiáng)大小為E。

〔3〕充完電后，假設(shè)仍閉合電鍵K，將一塊厚度為兩板距離一半的平行于極板的矩形金屬塊放入兩極板中間，電容器的電容變?yōu)?，流過導(dǎo)線中的電流方向?yàn)閺臉O板流向極板。

2C

負(fù)正例與練6、平行板電容器兩板距離為4cm，帶電量為8×10-8C，板間場(chǎng)強(qiáng)為4×104N/C，那么其電容為，假設(shè)保持其它條件不變，而使兩板正對(duì)面積減為原來的1/2，那么其電容為，假設(shè)將兩板距離增加為8cm，那么兩板間場(chǎng)強(qiáng)為，電容為。5×10-11F2.5×10-11F4×104

N/C2.5×10-11F例與練7、如下圖，平行板電容器A、B間有一帶電油滴P正好靜止在極板正中間，現(xiàn)將兩極板間稍錯(cuò)開一些，其它條件不變。那么〔〕A．油滴將向上加速，電流計(jì)中電流由b流向aB．油滴將向下加速，電流計(jì)中電流由a流向bC．油滴將靜止不動(dòng)，電流計(jì)中電流由b流向aD．極板帶電量減少，兩板間電勢(shì)差和場(chǎng)強(qiáng)不變例與練9、水平放置的平行板電容器，兩板相距5mm，電容為2μF，當(dāng)將其充電到兩板電壓為100V時(shí)，一個(gè)質(zhì)量為10-10g的帶電塵埃正好在板間靜止。那么塵埃的電荷量為C。mgF例與練〔2003江蘇〕兩塊大小、形狀完全相同的金屬平板平行放置，構(gòu)成一平行板電