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1、1.7 了解电容器 【引入】了解电容器1电容器是一种很常用的电子元件,它可以用来 电荷。相机内的闪光灯装有容量很大的电容器 电容式键盘2电容器有很多种类:电解式电容器,瓷介式电容器,可变电容器,固定电容器,我们本节主要研究和学习电容器是: 电容器,它是最简单的一种电容器,由两块正对而又相距很近的 组成的。(注:两极板间可以是真空,也可以填充电介质,在电路图中用“ ”表示。)平行板电容器【第一部分】电容器的主要用途:充放电功能BA1充电过程:把电容器的两个极板分别与电源的两极相连,使两极板分别带上等量异种电荷的过程。如右图,将开关接到a端,电容器 ,负电荷向 极板(填“A”或“B”)移动。即:等
2、效于正电荷向 极板(填“A”或“B”)移动,两极板间存在电场,从电源获得的电能储存在该 中,称为 。(注:真实情况下,正电荷是不移动的,只是负电子在移动)2放电过程:把电容器的两个极板相连,使电容器两极板上的电荷发生 的过程。如右上图,将开关由a接到b端,原来充了电的电容器 ,负电荷由 极板向 极板(填“A”或“B”)移动。即:等效于正电荷由 极板向 极板(填“A”或“B”)移动。两极板间电场 , 转化为其他形式的能。(注:电容器的电荷量Q:为每一块极板所带电荷量的 。)【第二部分】电容器的电容C:描述电容器容纳电荷能力1电容的定义:电容器所带的 与两极板间的 的比值,用字母 表示。定义式:C
3、= 在国际单位制中,电容C的单位是 ,实际中常用的单位还有 、 ,它们之间的换算关系是:1F= F= PF。例1(双)下列关于电容器和电容的说法中,正确的是( ) A根据可知,电容器的电容与其所带电荷量成正比,跟两板间的电压成反比;B无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零),它的电荷量与电压的比值恒定不变;C用电源对平板电容器充电后,两极板不一定带有等量异种电荷;D电容器的电容是C表示电容器容纳电荷本领的物理量,其大小与加在两板上的电压U无关。例2:一平行板电容器的带电量Q=310-8C,两极板间的电压U=2V,则它的电容为_F;如果将两板的带电量各减少一半,则两板电势差为_V,电容器
4、电容为_F;若将两板的带电量减为零,则它的电容将为_F。【第三部分】决定电容C的因素引入:电容器的电容C既然与极板上的电量Q和极板间的电压U都无关,那电容C到底由什么决定呢?学生猜想: ;1 分析电容器的构造:(以平行板电容器为例)两极板间有个距离d;两极板的正对面积S;两极板间除了是真空,有时可能插入不导电的介质(称为电介质);2如果改变以上构造,其电容是否改变?(模拟实验探究)说明:静电计是在验电器的基础上制成的,用来测量(金属球与静电计的金属外壳之间)电压U。当电压U大,指针偏角也 ;当电压U小,指针偏角也 ;实验装置使用时,把它的金属球与一块极板相连,而它的金属外壳与另一块极板相连,则
5、静电计上测出的电压实际上就是电容器两极板间的电压U。 (U大即指针大,反之一样)控制变量法探究步骤:保持电量Q和两极板正对面积S不变,改变两极板间的距离d。当增大极板间的距离d时,指针偏转角度越 ,说明电势差U越 ,电容C越 。(反之同理)步骤:保持电量Q和两极板间的距离d不变,改变两极板的正对面积S。当增大两极板的正对面积S时,指针偏转角度越 ,说明电势差U越 ,电容C越 。(反之同理)步骤:保持电量Q、两极正对面积S和间距d不变,在平行板电容器插入电介质。当在两极间插入电介质时,指针偏转角度越 ,说明电势差U越 ,电容越 。(反之同理)3结论:平行板电容器的电容与两极板的正对面积S成 ,与
6、两极板间的距离成 ,并与极板间插入的电介质有关。4平行板电容器的电容构造式:C= 式中,字母r表示 ,k表示 ,S表示 ,d表示 。注:真空中介电常数r=1,其他介质的介电常数均大于1。例3:(双)两极板间为真空的平行板电容器,两极板间相距d、正对面积为S,充以电荷量Q后,两极板间电压为U,为使电容器的电容加倍,可采用的办法是( )A.将电压变为U/2 B.将带电量变为2QC.将极板间的距离变为d/2 D.两极板间充满介电常数为2的电介质【作业】定义式:C=Q/U 和 构造式:C=结合应用第一种情形 :开关K一直处于接通状态下,改变电容器的构造d、S 、r时,电容器上的 不变, 会改变。(填“
7、电量Q”或“电压U”)CKU由C=知,当电容器的构造S 、r不变,增大d时,电容器的电容C (填“变大”或“变小”);此时电压U不变,又由C=Q/U知,两极板间电量Q (填“变大”或“变小”);再第5节中学过的公式(电场强度度E=U/d)知,场强E (填“变大”或“变小”);由C=知,当电容器的构造d、r不变,增大S时,电容器的电容C (填“变大”或“变小”);此时电压U不变,又由C=Q/U知,两极板间电量Q (填“变大”或“变小”);再第5节中学过的公式(电场强度度E=U/d)知,场强E (填“变大”、“不变”或“变小”);由C=知,当电容器的构造d、S不变,抽去电介质,即r 时,电容器的电
8、容C (填“变大”或“变小”); 此时电压U不变,又由C=Q/U知,两极板间电量Q (填“变大”或“变小”);再第5节中学过的公式(电场强度度E=U/d)知,场强E (填“变大”、“不变”或“变小”);第二种情形 :开关K接通后待电容器充电完毕,再将开关K断开,改变电容器的构造d、S 、r时,电容器上的 不变, 会改变。(填“电量Q”或“电压U”)CKU由C=知,当电容器的构造S 、r不变,增大d时,电容器的电容C (填“变大”或“变小”);此时电量Q不变,又由C=Q/U知,两极板间电压U (填“变大”或“变小”);再第5节中学过的公式(电场强度度E=U/d)知,场强E (填“变大”、“不变”
9、或“变小”);由C=知,当电容器的构造d、r不变,增大S时,电容器的电容C (填“变大”或“变小”);此时电量Q不变,又由C=Q/U知,两极板间电压U (填“变大”或“变小”);再第5节中学过的公式(电场强度度E=U/d)知,场强E (填“变大”或“变小”);由C=知,当电容器的构造d、S不变,抽去电介质,即r 时,电容器的电容C (填“变大”或“变小”); 此时电量Q不变,又由C=Q/U知,两极板间电压U (填“变大”或“变小”);再第5节中学过的公式(电场强度度E=U/d)知,场强E (填“变大”或“变小”);习题训练UCQQ1、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时,如增大两板间距d,则( )A.电容器的电容C变小;B.板间电势差U不变 ;C.电容器所带电量Q不变;D.板间场强E不变2. 平行板电容器充电后,切断与电源的连接。在这种情况下,如增大d,则( )UCQQA. 板间电势差U不变 ;B.板间电势差U变大 ;C.电容器所带电量Q不变;D.板间场强E变小 aGb3如图所示,将平行板电容器与电池组相连,两板间的带电尘埃恰好处于静止状态。若将两板缓慢地错开一些,其他条件不变,则 ( )A电容器带电量不变B尘埃仍静止C检流计中有ab的电流D检流计中有ba的电流