电容器的电容(含动画).ppt

八、电容器的电容,第一章 静电场,学习目标 1、知道什么是电容器的和电容器的功能 2、理解电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量 3、会计算平行板电容器的电容 4、知道常用电容器的种类,一、电容器,电 脑 主 板,一、电容器,纸质电容器,一、电容器,1、定义： 任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体，构成了电容器。,在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质(电介质),就组成一个最简单的电容器,叫做平行板电容器.,这两个金属板叫做电容器的极板,2.两种工作状态:,充电:,两极与电源相连 使电容器带电的过程.,是电源的电能转化为 电容器的电场能的过程.,电容器充电实验,一、电容器,2、电容器的充电和放电过程 （1）充电：使电容器的两个极板分别带上等量的异种电荷，这个过程叫充电。,U,电容器的带电量Q：每个极板上所带电量的绝对值。,电场能,电能,Q,U ,E 稳定后不变,一、电容器,2、电容器的充电和放电过程 （2）放电：已经充电的电容器两极板上的电荷的中和过程，叫放电。,电场能,电能,Q,U ,E 稳定后不变,电容器放电,一、电容器,2、电容器的充电和放电过程 （1）充电： 带电量 Q 增加，板间电压U 增加，板间场强 E 增加，电能电场能 （2）放电： 带电量 Q 减少，板间电压U 减小，板间场强 E 减小，电场能电能 【注意】当电容器带电量发生改变时，电路中有电流；稳定后电路中无电流，因为两极板绝缘，电流通不过。,3.电容器能起什么作用呢？:用来容纳(存储)电荷的装置.,电容器-储存电荷,类比容器-储存物质（具体水杯存水）,水杯存水的本领 大小由什么来决定？,（由本身的结构决定）,电容器储存电荷的本领 由什么来决定？,（应该也由本身的结构决定）,如何表征容器储水的本领大？,思考：,4. 电容器所带的电荷量Q:,任何一个极板所带的电荷量Q的绝对值.,类比法：圆柱型水杯容器的储水问题:,h,h,A,B,C,1.水位每升高h，试比较A、B、C的储水量,2.哪个储水本领大？,如何反映其储水本领？,=,=,那电容器储存电荷的本领如何表征呢？,二、电容,【实验表明】 当电容器带电Q后（两板带等量异种电荷），两板就有电势差U（也叫电压），且一个电容器所带电荷量Q与电容器两极板间的电势差U成正比，Q/U是个常量。,电量：Q 2Q 3Q 电压：U 2U 3U,1.定义：电容器所带电量 Q 与电容器两极板间电势差U 的比值，叫电容器的电容。（符号：C） 定义式： 2.在数值上等于使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电荷量。 3.电容器的电容由本身结构决定，与Q、U 无关. 4.单位：法拉（F ） 1F=1C/ V 1F=106F=1012pF 5.物理意义：描述电容器容纳电荷的本领。电容越大，表明在相同电势差情况下，电容器所带的电荷越多。,二、电容,猜想：平行板电容器的电容由它本身的哪些因素决定？,两极板间的距离d 两极板间的正对面积S 是否插入电介质,控制变量法,实验记录,正对面积S,两极板距离d增大,减小,两极板距离d,正对面积S减小,减小,S、d均不变,在两极板间插入电介质,增大,三、平行板电容器的电容,1.极板间是真空时：,2.极板间充满介质时：, 介电常数（1） 其中： S 正对面积 d 两板间距离 k 静电常量,思考；电容的两种表达式有什么不同？,三、电容器的种类,1、从构造上划分： （1）固定电容器 （2）可变电容器 2、按电介质的种类划分： （1）聚苯乙烯电容器 （2）陶瓷电容器 （3）电解电容器 3、电容器的符号：,固定电容器 可变电容器 电解电容器,4.电容器的额定电压和击穿电压：,（1）额定电压：电容器长期工作所能承受的电压。,（2）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，这个极限电压称为击穿电压。,电容器的额定电压低于击穿电压,平行板电容器充电后的两类典型情况： 电容器始终连接在电源上，两极间的电压U保持不变。 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。,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？,电容器动态问题分析,U不变,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？,Q不变,1、根据电容电容器的电容定义式：C=Q/U 可知（ ） A、电容器带的电量Q越多，它的电容C 就越大，C 与Q成正比 B、电容器不带电时，其电容为零 C、电容器两极板间的电压U越高，它的电容C就越小，C与U成反比 D、电容器的电容大小与其带电情况无关,巩固训练,D,巩固训练,2、某一电容器标注的是“400V 22F”，则下列说法中正确的是( ) A该电容器可在400V以下电压时正常工作 B该电容器只能在400V电压时正常工作 C电压是200V时，电容仍是22F D使用时只需考虑工作电压，不必考虑电容器的引出线与电源的哪个极相连,AC,3.一个平行板电容器，使它每个极板所带电荷量从Q1=310-5C增加到Q2=3.610-5C时，两极板间的电势差从U1=10V增加到U2=12V，这个电容器的电容多大？如要使两极板间的电势差从10V降到6V，则每极板需减少多少电荷量？,答案：3F；1.210-5C,巩固训练,第二课时,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、放电的可能性，两极板上的带电量Q始终不变。,C=S/4kdS/d U=Q/C=Q/（S/4kd）d/S E=U/d=Q/Cd=Q/（Sd/4kd）= kQ/S 1/S,保持两极板的不变的实验探究,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？,电容器动态问题分析,U不变,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？,Q不变,1如图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路.在增大电容器两极板间距离的过程中（ ） A电阻R中没有电流 B电容器的电容变小 C电阻R中有从a流向b的电流 D电阻R中有从b流向a的电流,巩固训练,BC,2.如图所示，电路中，A、B为两块竖直放置的金属板，G是一只静电计，开关S合上后，静电计指针张开一个角度，下述哪些做法可使指针张角增大( ) A使A、B两板靠近一些 B使A、B两板正对面积错开一些 C断开S后，使B板向右平移拉开一些 D断开S后，使A、B正对面积错开一些,CD,3.如图所示，水平放置的平行板电容器，闭合电键与稳压直流电源连接，下板固定，当上板在AB位置时，一个带电油滴刚好静止在电容器的中点，现在断开电键，使上板在AB位置与AB位置之间上下往复移动，以下关于带电油滴的运动描述正确的是( ) A油滴在电容器两极板间上下往复运动 B油滴始终向下极板运动最后到达下极板 C油滴始终处于静止状态 D上板向上移动时，油滴做加速运动；上板向下移动时，油滴做减速运动,C,4.如图所示，平行板电容器与电动势为E的直流电源（内阻不计）连接，下极板接地。一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态。现将平行板电容器的上极板竖直向上移动一小段距离( ) A带点油滴将沿竖直方向向上运动 BP点的电势将降低 C带点油滴的电势将减少 D若电容器的电容减小，则极板带电量将增大,B,解析：电容器两端电压U不变，由公式 E=U/d，场强变小，电场力变小，带点油滴将沿竖直方向向下运动，A错；P到下极板距离d不变，而强场E减小，由公式U=Ed知P与正极板的电势差变小，又因为下极板电势不变，所以P点的电势变小，B对；由于电场力向上，而电场方向向下，可以推断油滴带负电，又P点的电势降低，所以油滴的电势能