江苏省淮安市涟水中学高中物理 1.8 电容器的电容课件 新人教版选修31.ppt

8 电容器的电容 一 电容器1 电容器 两个相互又彼此的导体组成一个电容器 2 电容器的充电和放电 1 充电 定义 使电容器两极板带上电荷的过程叫做充电 如下图甲所示 特征 两极板所带等量异种电荷均匀分布在两极板相对的 充电的过程是将电场能储存在电容器中 靠近 绝缘 等量异种 内侧 2 放电 定义 使充电后的电容器电荷的过程叫做放电 如下图乙所示 特征 放电过程是储存在电场中的转化为其他形式的能 3 电容器的带电荷量 是指其中一个所带电荷量的绝对值 失去 电场能 极板 二 电容1 定义 电容器所带的电荷量q与电容器两极板间的电势差u的 叫做电容器的电容 2 定义式 3 单位是法拉 简称法 符号是f 常用单位还有微法 f 和皮法 pf 量值关系 1f 106 f 1012pf 比值 三 平行板电容器1 基本结构 由两块彼此绝缘 互相靠近的金属板组成 是最简单的 也是最基本的电容器 2 带电特点 两极板电荷异号 分布在相对两板的内侧 3 板间电场 板间形成 场强大小为e u d 方向垂直板面 平行 等量 匀强电场 四 平行板电容器的电容1 实验 探究影响电容的几个因素 1 实验方法 法 2 实验目的 探究影响平行板电容器电容的因素 3 实验导析 如下图甲 乙 丙 控制变量 五 常见的电容器1 分类 1 按电介质分 空气电容器 电容器 电容器 陶瓷电容器 电容器 电容器等 2 按是否可变分 电容器 电容器等 云母 纸质 涤纶 电解 可变 固定 对于水平放置的平行板电容器 下列说法正确的是 a 将两极板的间距加大 电容将增大b 将两极板平行错开一些 使正对面积减小 电容将减小c 在下板的内表面上放置一面积和极板相等 厚度小于极板间距的陶瓷板 电容将增大d 在下板的内表面上放置一面积和极板相等 厚度小于极板间距的铝板 电容将增大 解析 答案 bcd 2 电容器的击穿电压和额定电压 1 击穿电压 电容器两极板间电压超过某一数值 电介质被击穿 电容器损坏 这个极限电压为电容器的击穿电压 电容器正常工作时的电压应低于击穿电压 2 额定电压 电容器长期工作时所能承受的电压 额定电压低于击穿电压 关于电容器 下列说法中正确的是 a 按电介质的不同 电容器分为纸介电容器 陶瓷电容器 固定电容器 电解电容器b 电容器的额定电压是指加在电容器上的最大电压 超过这一电压 电容器会被击穿c 可变电容器一般通过改变两极板间距离实现d 电解电容器 两极板间距离很小 正对面积较大 电容较大 解析 3 对电容器充电 放电的理解 1 充电过程的特点 充电电流 电流方向为逆时针方向 电流强度由大到小 电容器所带电荷量增加 电容器两极板间电压升高 电容器中电场强度增强 充电后 电容器从电源中获取的能量称为电场能 2 放电过程特点 放电电流 电流方向是从正极板流出 电流是由大变小 电容器上电荷量减少 电容器两极板间电压降低 电容器中电场强度减弱 电容器的电场能转化成其他形式的能 如下图所示 电容器的两极板与电源的正 负极相连 当电容器两极板间的距离由d迅速增大为2d的过程中 下列说法正确的是 a 电容器两板电压始终不变b 电容器两板电压瞬时升高后又恢复原值c 根据q cu可知 电容器带电荷量先增大后减小d 电路中电流由a板经电源流向b板 答案 b 4 关于平行板电容器的两类典型问题的求解方法 1 平行板电容器充电后 继续保持电容器两极板与电池两极相连接 电容器的电压u不变 而d s r变化将引起电容器的c q e变化 2 平行板电容器充电后 切断与电池的连接 电容器的带电量q不变 而d s r中某一量的变化将引起电容器的c u e变化 结论 从e的表达式可以看出 当平行板电容器的带电荷量q不变 而仅改变间距d时 内部场强e不变 如下图所示 平行金属板a b组成的电容器 充电后与静电计相连 要使静电计指针张角变大 下列措施中可行的是 a 将a板向上移动b 将b板向右移动c 将a b之间充满电介质d 将a板放走部分电荷 解析 首先要搞清楚电路的结构 明确静电计测量的是电容器两极间的电压 再者是要明确各个选项中是电容器的电压不变还是电荷量不变 然后根据题设条件运用相应的公式分别进行讨论 确定选项 当b板右移时 极板间距d增大 可知c减小 u增大 静电计的张角变大 选项b正确 极板间插入电介质 介电常数 增大 从而电容c增大 u减小 选项c错误 当a板放走部分电荷 极板的带电荷量q减小 而c不变 故u减小 选项d错误 故正确答案为ab答案 ab 1 电容器和电容是一回事吗 提示 电容器是盛放电荷的一种容器 电容是描述这种容器盛放电荷本领大小的一个物理量 如果把电容器比作水缸 则电容就是这个水缸的横截面积 水缸的横截面积越大 水缸容纳水的本领就越大 2 电容式传感器的构造及工作原理 提示 1 图甲所示是测定液面高度h的电容式传感器 在金属芯线的外面涂上一层绝缘物质 放入导电液体中 金属芯线和导电液体构成电容器的两个极 金属芯线外面的绝缘物质就是电介质 液面高度h发生变化时 正对面积发生变化 从而使电容c发生变化 知道c的变化 就可以知道h的变化情况 2 图乙是测定压力f的电容式传感器 待测压力f作用于可动膜片电极上的时候 膜片发生形变 使极板间距离d发生变化 引起电容c的变化 知道c的变化 就可以知道f的变化情况 3 验电器和静电计是静电学中常用的实验仪器 两者的构造和用途是怎样的 提示 1 验电器是用来检验物体是否带电和带哪一种电荷的仪器 通常所用的一种验电器叫金箔验电器 金箔验电器是利用同种电荷相斥 异种电荷相吸的原理制成的 其构造如图甲所示 在一个金属棒的上端装一个金属球 在其下端贴两条很薄的金属箔片 金属棒插在用绝缘体制成的瓶塞中 瓶塞塞在玻璃瓶或有玻璃窗的金属盒子上 2 静电计是用来测量导体的电势和导体间电势差的仪器 把金箔验电器的玻璃瓶改为有玻璃窗的金属盒 箔片改为带有刻度的金属指针 图乙 就成为一个静电计 它有三个用途 一是做一般验电器使用 可以检验物体是否带电和带哪一种电荷 因而静电计也叫指针式验电器 二是测量导体间的电势差 将两导体分别与静电计的金属棒及盒相连 棒与盒间便产生电场 指针表面的电荷受到电场力的作用 即受到棒上同种电荷的斥力及金属内壁异种电荷的引力 指针便产生偏转 被测电势差越大时盒内场强越大 指针偏转角度越大 三是测量导体的电势 只要把被测导体与静电计的棒相连 将金属盒接地 便可测出导体与大地间的电势差 即导体的电势 通常规定大地电势为零 教材资料分析 做一做 电流传感器可以像电流表一样测量电流 点拨 1 狭长的矩形面积表示电流与时间的乘积 即在一段时间内所放电荷量 2 全部放电过程中所释放的电荷量 等于曲线与坐标轴所围成的面积 所以只需要查一下小方格的个数 用每个方格的面积乘以方格的格数即可得放电电量 查格数时 多于半个格的按一个计算 不到半个格的舍去 3 根据以上数据 估算出电容器的电容约为400 f 一个平行板电容器 使它每板电荷量从q1 3 10 5c增加到q2 3 6 10 5c时 两板间的电势差从u1 10v增加到u2 u2是多大 这个电容器的电容多大 如果使两极板电势差从u1 10v降为u2 6v 则每板需减少多少电荷量 答案 12v3 f1 2 10 5c 2 设电容器原来所带的电荷量为q 则q cu 1 5 10 4 3c 4 5 10 4c 3 电容器的电容是由本身决定的 与是否带电无关 所以电容器放掉全部电荷后 电容仍然是150 f 答案 1504 5 10 4150 两块大小 形状完全相同的金属平板平行放置 构成一平行板电容器 与它相连接的电路如图所示 接通开关s 电源即给电容器充电 则 a 保持s接通 减小两极板间的距离 则两极板间电场的电场强度减小b 保持s接通 在两极板间插入一块介质 则极板上的电荷量增大c 断开s 减小两极板间的距离 则两极板间的电势差减小d 断开s 在两极板间插入一块介质 则两极板间的电势差增大 解析 答案 bc 跟踪发散 2 1 一平行板电容器充电后与电源断开 负极板接地 在两极板间有一正电荷 电荷量很少 固定在p点 以e表示极板间的场强 u表示两极板间的电压 wp表示正电荷在p点的电势能 若保持负极板不动 将正极板移到如右图中虚线表示的位置 则 a u变小 wp不变b u变小 e不变c u变大 wp变大d u不变 e不变 答案 ab 如右图所示 平行板电容器两极板间电压恒定 带电的油滴在极板间静止 断开开关后 再将极板间距离增大些 则油滴将 a 向上运动b 仍然静止c 向下运动d 向左或向右运动 答案 b 跟踪发散 3 1 如下图所示 平行板电容器竖直放置 a板上用绝缘线悬挂一带电小球 静止时 绝缘线与固定的a板成 角 平移b板 下列说法正确的是 a s闭合 b板向上平移一小段距离 角变大b s闭合 b板向左平移一小段距离 角变大c s断开 b板向上平移一小段距离 角变大d s断开 b板向左平移一小段距离 角不变 答案 bcd 答案 b 2 如下图所示的电容式键盘 是通过改变电容器的哪个因素来改变电容的 a 两板间的距离b 两板间的电压c 两板间的电介质d 两板的正对面积 答案 a 3 有一只电容器的规格是 1 5 f 9v 那么 a 这只电容器上的电荷量不能超过1 5 10 5cb 这只电容器上的电荷量不能超过1 35 10 5cc 这只电容器的额定电压为9vd 这只电容器的击穿电压为9v解析 9v为电容器的额定电压 或工作电压 故c正确 正常工作时的带电荷量q cu 1 5 10 6 9c 1 35 10 5c 选项b亦正确 答案 bc 4 有两个平行板电容器 它们的电容量之比为5 4 它