《电容器的电容》课件(3)教程

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1、 第一章第一章第一章第一章：静电场静电场静电场静电场 第第第第8 8 8 8节节节节：电电电电容器的容器的容器的容器的电电电电容容容容带电体放在空中，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：能够容纳（储存）电荷的器件。电容器：能够容纳（储存）电荷的器件。电容器。电容器。1）两个绝缘且相离很近的导体 极板2 2）中间夹一层绝缘物物质）中间夹一层绝缘物物质3 3）两条引线）两条引线 电介质电介质电容器构造：电容器构造：一、电容器一、电容器任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体都可以看成一个电任何两个彼此绝缘而又互相靠近的导体都可以看成一个电容器。容器。电容

2、器工作方式电容器工作方式: :充电充电注意：若电容器保持与电源连接，则板间注意：若电容器保持与电源连接，则板间电压电压U不变；若断开电源，则极板所带电不变；若断开电源，则极板所带电量量Q不变。不变。电容器是储存电场能的装置。电容器是储存电场能的装置。1）原理：异种电荷互相吸引。）原理：异种电荷互相吸引。2）电容器的电荷量：一个极板）电容器的电荷量：一个极板所带电量的绝对值。所带电量的绝对值。放电放电思考：电容器带电荷与两板间电势差思考：电容器带电荷与两板间电势差有什么关系呢？有什么关系呢？小结：小结：电容器的充放电电容器的充放电 （1 1）充电充电：使电容器带上电荷的过程：使电容器带上电荷的过

3、程 ( (Q Q增加增加 U U增加增加 E E增加增加 电场能增加电场能增加) ) 充电时两个极板总是带等量的异种电充电时两个极板总是带等量的异种电荷荷, ,每个每个极板带电量的极板带电量的绝对值绝对值叫做电容器叫做电容器的的带电量带电量. . （2 2）放电放电：使电容器失去电荷的过程使电容器失去电荷的过程 （Q Q减少减少 U U减少减少 E E减少减少 电场能减少）电场能减少）（3 3）、电容器的作用：、电容器的作用： 容纳储存电荷容纳储存电荷 注意：注意： 电容器充电的过程中，在两极间电容器充电的过程中，在两极间加电压、两板带等量异种电荷不断增大加电压、两板带等量异种电荷不断增大,

4、,直到两直到两极电压等于电源电压为止，该过程中电路中有极电压等于电源电压为止，该过程中电路中有短暂的充电电流短暂的充电电流； 电容器充电后切断电源电荷不消失，从电容器充电后切断电源电荷不消失，从电源电源获得的获得的电能电能储存在了电场中储存在了电场中电场能电场能。电容器的电量：指一个极板所带电量的电容器的电量：指一个极板所带电量的绝对绝对值值。圆柱型水杯容器的储水问题圆柱型水杯容器的储水问题: :hhABC1.1.水位每升高水位每升高h h，试比较，试比较A A、B B、C C的储水的储水量量2.2.哪个储水本领大？哪个储水本领大？如何反映其储水本领？如何反映其储水本领？1 1、电容器所带电量

5、、电容器所带电量Q Q与电容器两极板间与电容器两极板间的电势差的电势差U U的的比值比值，叫电容器的电容。，叫电容器的电容。符号符号C C。2 2、电容的定义式、电容的定义式: : Q Q指每一个极板带电量绝对值指每一个极板带电量绝对值, , U U表示电容器两板的电势差表示电容器两板的电势差电压电压. .理解理解: :电容器的电容与电容器的电容与Q Q、U U无关，由电容无关，由电容器本身的结构决定。器本身的结构决定。二二. .电容电容3 3、电容在数值上等于使两极板间的、电容在数值上等于使两极板间的 电势差增加电势差增加1V1V时，所需要的电荷量。时，所需要的电荷量。 4 4、意义：电容是

6、一个反映电容器容纳电荷本领大小的、意义：电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。物理量。5 5、单位：、单位： 国际单位制：法拉国际单位制：法拉法（法（F ) F ) 常用单位：微法（常用单位：微法（F);F);皮法（皮法（pF) pF) 1F=10 1F=106 6F=10F=101212pFpF对于一个固定的电容器来说，若其电荷量对于一个固定的电容器来说，若其电荷量Q增大，增大，正、负极板的电势差正、负极板的电势差U增大，且增大，且Q与与U成正比，成正比，比值比值Q/U是一个常量是一个常量。此常量反应电容器本身性质物。此常量反应电容器本身性质物理量，理量，Q/U越大，则表明越大，则表

7、明U一定时，容纳了更多的电荷量一定时，容纳了更多的电荷量Q，即此电容器容纳电荷本领越大。物理学中将其定义为即此电容器容纳电荷本领越大。物理学中将其定义为电容电容。电容：描述电容器容纳电荷本领大电容：描述电容器容纳电荷本领大小的物理量。小的物理量。注：电容是电容器本身的一种属性，注：电容是电容器本身的一种属性，其大小与电容器的电荷量无关。其大小与电容器的电荷量无关。类比法理解电容（电容器与水容器）类比法理解电容（电容器与水容器） 物理意义：物理意义：表征电容器容纳电荷本表征电容器容纳电荷本 领的大小领的大小水深水深H H 电势差电势差U U水体积水体积V V 每个极板带电量每个极板带电量Q Q截

8、面积截面积S S 电容电容C CS=V/HC=Q/U最简单的电容器是平行板电容器最简单的电容器是平行板电容器两极板间的两极板间的距离距离d两极板间的正对两极板间的正对面积面积S是否插入是否插入电介质电介质或或电介质的种类电介质的种类。猜想：平行板电容器的电容跟哪些猜想：平行板电容器的电容跟哪些因素有关？因素有关？+静电计 静电计是在验电器的基础上制成的，用静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量导体间的电势差，从指针的偏转角来测量导体间的电势差，从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差。度就可以知道两个导体间的电势差。在在Q Q和和S S不变时，不变时，d d减小，减小，U U减小。由减小

9、。由C=Q/UC=Q/U知：知：C C增大。增大。d则容量则容量C+静电计 在在Q Q和和d d不变时，不变时，S S越小，越小，U U越大。越大。由由C=Q/UC=Q/U可知：可知：C C越小。越小。S则则C+静电计 在在Q Q、 d d和和S S不变时，插入电介质不变时，插入电介质（r r增大），增大），U U减小。由减小。由C=Q/UC=Q/U知：知：C C增大。增大。三、平行板电容器的电容三、平行板电容器的电容 式中式中 S S表示两板的表示两板的正对面积正对面积 d d表示两板间的表示两板间的距离距离 r r是电介质的是电介质的相对介电常数相对介电常数，与电介，与电介 质的性质有关。

10、真空或空气的为质的性质有关。真空或空气的为 “1 1”几种常用介质的相对介电常数：见课本几种常用介质的相对介电常数：见课本P P3030 r r相对介电常数；相对介电常数；k=9.0k=9.010109 9N Nm m2 2/C/C2 2一般来说，电容器的电容决定于两极板的大一般来说，电容器的电容决定于两极板的大小和形状、相对位置及板间的电介质。小和形状、相对位置及板间的电介质。 3、平行板电容器充电后的两类典型题型、电容器充电后，切断与电源的、电容器充电后，切断与电源的连接，电容器的带连接，电容器的带电荷量电荷量Q保持不保持不变。变。、电容器始终连接在电源上，、电容器始终连接在电源上，两两极

11、间的极间的电压电压U保持不变。保持不变。A、B间场强分布间场强分布电势差电势差 电容电容理论探究理论探究 当两极板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的当两极板间充满同一种介质时，电容变大为真空时的r r倍倍平行板电容器平行板电容器(忽略边缘效应，即忽略边缘效应，即S很大很大,d很小很小)，设设A、B分别带分别带电电+q、-q,面电荷密度分别为面电荷密度分别为+ 和和- -. 四、常用电容器1 1、固定电容器：电容固定不变、固定电容器：电容固定不变 聚苯乙烯电容器聚苯乙烯电容器 电解电容器电解电容器 ： 正负极不能接反，正负极不能接反，不能接交流电不能接交流电 2 2、可变电容器通过改变两极间

12、的、可变电容器通过改变两极间的正对面积或距离改变电容正对面积或距离改变电容3 3、常用电容器：、常用电容器：（1 1）按构）按构 造分造分: :固定电容器：固定电容器：C C不可变（符号为不可变（符号为 ）可变电容器：可变电容器：C C可改变（符号为可改变（符号为 ）半可变电容器：半可变电容器：C C只能作微小改变只能作微小改变（2 2）按介）按介 质分：质分：纸介电容器：容量大，价格低，体积小； 损耗大，有电感。云母电容器：介质损耗小，绝缘性能好， 较稳定。瓷介电容器：耐磨，寿命长；易破碎。电解电容器：容量大（介质薄且两极近)， 体积小；有极性，易漏电。 （符号为： ）该元件有两片锡箔（导体

13、），中间该元件有两片锡箔（导体），中间是一层薄纸。是一层薄纸。4、电容器使用时应注意的问题：、电容器使用时应注意的问题：（1 1）、电容器的击穿电压：）、电容器的击穿电压：加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，超过这个限度，电介质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。这个极限电压称为击穿电压。（2 2）、电容器的额定电压：）、电容器的额定电压： 电容器正常工作时的最大电压电容器正常工作时的最大电压 额定电压低于击穿电压额定电压低于击穿电压（3 3）、注意电解电容器的极性）、注意电解电容器的极性、电

14、容器、电容器的充放电的充放电 二、 电 容 三、平行板电容器：三、平行板电容器：、定义：、定义：充电：使原本充电：使原本不带电的两板不带电的两板带带上上等量异种电荷等量异种电荷的过程的过程放电：放电： 使充电后的电容器电荷使充电后的电容器电荷中和失去电荷中和失去电荷的过程的过程、定义：两块、定义：两块彼此靠近彼此靠近又又互相绝缘互相绝缘的导体的导体组成的器件组成的器件。一、一、电电容容器器、表达式：、物理意义：反映电容器容纳电荷量本领的强弱反映电容器容纳电荷量本领的强弱、国际单位：法拉或法（、国际单位：法拉或法（F F）四、电容器的种类1 1、某电容、某电容C=20PFC=20PF，那么用国际

15、单位表示，它的电容，那么用国际单位表示，它的电容 为为_F_F 2 21010-11-11练习巩固：练习巩固：2 2、两个电容器电量之比为、两个电容器电量之比为2 2：1 1，电压之比为，电压之比为1 1：2 2， 则它们的电容之比为则它们的电容之比为_ _ 。 4:13 3、对于一个确定的电容器的电容正确的理解是：（、对于一个确定的电容器的电容正确的理解是：（ ） A A电容与带电量成比。电容与带电量成比。 B B 电容与电势差成反比。电容与电势差成反比。 C C电容器带电量越大时，电容越大。电容器带电量越大时，电容越大。 D D对确定的电容器，每板带电量增加，两板间电对确定的电容器，每板带

16、电量增加，两板间电 势必增加。势必增加。DD4 4、在下图所示的实验装置中，平行板电容器的极板、在下图所示的实验装置中，平行板电容器的极板A A 与一个灵敏的静电计相接，极板与一个灵敏的静电计相接，极板B B接地，若极板接地，若极板B B稍向稍向上移动一点，由观察到的指针变化做出平行板电容器电上移动一点，由观察到的指针变化做出平行板电容器电容变小的依据是：容变小的依据是： A A、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变小 B B、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大、两极板间的电压不变，极板上的电荷量变大 C C、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变小、

17、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变小 D D、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变大、极板上电荷量几乎不变，两极板间电压变大5 5、对于给定的电容器，在描述电容量、对于给定的电容器，在描述电容量C C、带电量、带电量Q Q、两、两板间电势差板间电势差U U的相互关系中，下列图的相互关系中，下列图1 11616中正确的中正确的 是：是：( )( )ACE6 6、关于电容器的电容，下列说法正确的是（、关于电容器的电容，下列说法正确的是（ ） A.A.电容器所带的电荷越多，电容就越大电容器所带的电荷越多，电容就越大 B. B.电容器两极板间电压越高，电容就越大电容器两极板间电压越高，电容就越大 C

18、. C.电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压电容器所带电荷增加一倍，则两极间的电压也一也一 定增加一倍定增加一倍 D. D.电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量电容表征电容器容纳电荷的本领的物理量 CD 7 7、有一正充电的平行板电容器，若使它的电荷量、有一正充电的平行板电容器，若使它的电荷量减少减少 3 31010-4-4C C，其电压降为原来的三分之一，则，其电压降为原来的三分之一，则: :（ ）A A、电容器原来的带电量可能是、电容器原来的带电量可能是9 91010-4-4C C B B、电容器原来的带电量为、电容器原来的带电量为4.54.51010-4-4C C C C、电容器原来的

19、电压可能为、电容器原来的电压可能为1V1VD D、电容器原来的电压可能为、电容器原来的电压可能为1 11010-4-4V VBCD8 8、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是: :（ ） A A、平行板电容器一板带电、平行板电容器一板带电Q Q，另一板带电，另一板带电Q Q， 则此电容器不带电。则此电容器不带电。 B B、由公式、由公式C=Q/U C=Q/U 可知，电容器的电容随带可知，电容器的电容随带电量电量Q Q的增加而变大。的增加而变大。 C C、平行板电容器保持带电量不变而增大板、平行板电容器保持带电量不变而增大板距时，两距时，两 板间电压要减小。板间电压要减小。 D D、电容器的带

20、电量与两极板间的电势差成、电容器的带电量与两极板间的电势差成正比。正比。9 9、两块平行金属板带等量异量电荷，要使两板间的电、两块平行金属板带等量异量电荷，要使两板间的电 压加倍，而板间的电场强度减半，应使（压加倍，而板间的电场强度减半，应使（ ）A A、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的4 4倍倍B B、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的、两板的电荷量加倍，而距离变为原来的2 2倍倍C C、两板的电荷量减半，而距离变为原来的、两板的电荷量减半，而距离变为原来的4 4倍倍D D、两板的电荷量减半，而距离变为原来的、两板的电荷量减半，而距离变为原来的2 2倍倍

21、C1010、用两节相同的电池给两个电容器、用两节相同的电池给两个电容器C C1 1和和C C2 2充电，已充电，已 知知C C1 1C C2 2，当达到稳定状态时，两电容器的电势差分别，当达到稳定状态时，两电容器的电势差分别为为U U1 1和和U U2 2，带电量分别为，带电量分别为Q Q1 1和和Q Q2 2，则：（，则：（ ） A AU U1 1U U2 2 B BU U1 1=U=U2 2 CQ1=Q2DQ1Q2 BDA1111、平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在、平行板电容器充电后与电源断开，负极板接地，在两板间有一正电荷（电荷量很少）固定在两板间有一正电荷（电荷量很少）固定

22、在P P点，如点，如 图所图所示，以示，以U U表示电容两极板间的电压，表示电容两极板间的电压，E E表示两极板间的场表示两极板间的场强，强，E Ep p表示正电荷在表示正电荷在P P点的电势能，若保持负极板不动，点的电势能，若保持负极板不动，而将正极板移至图中虚线所示的置，（而将正极板移至图中虚线所示的置，（ ）A A、U U变大，变大， E Ep p不变不变 B B、E E变大，变大， E Ep p不变不变C C、U U变小，变小， E Ep p变大变大 D D、U U不变，不变， E Ep p不变不变解：由解：由U=4kQd/U=4kQd/r rS S及及 E=4kQ/ E=4kQ/ r rS S可知：可知：d d增大，则增大，则U U增大而增大而E E不变；不变；E Ep p= q= qp p=q=qEdEd1 1 也不变。也不变。