高中物理 第1章 第8节 电容器的电容同步辅导与检测课件 新人教版选修31.ppt

第8节电容器的电容 静电场 电子闪光灯的工作原理电子闪光灯主要由电池 电路和闪光灯管组成 而通用闪光灯的基本电路由四个部分组成 振荡升压 整流充电 电压指示 充电完毕 脉冲触发 振荡升压部分的作用是将电池的直流低电压变换成交流高电压 整流充电部分的作用是将交流高电压 经半波整流变成脉动直流 并向电容器充电储能 电压指示部分用来指示闪光灯的工作状况 脉冲触发部分用来使闪光灯管发光 闪光灯管的两端分别有金属的阴 阳两极 靠近阴极附近的玻璃管外部缠绕着触发电极 玻璃管外部涂敷一层四氯化锡导电层 密封的玻璃管内部充满了发光强度很高的惰性气体 通常是氙 氪 氩等气体 惰性气体在高压电作用下 其原子会失去电子而变成正离子 而脱离原子的电子获得能量 于是管内惰性气体呈电离状态 离子在电场中移动 使原来处于 阻断 状态的管子导通 此时 若从阴 阳极间引入外加电荷 电子与离子再度复合 能量将以光的形式释放出来 产生气体放电 惰性气体在放电时 能发出瞬间的强烈闪光 闪光灯可通过连线与照相机上的闪光灯插座接通 但更多的是将有弹性触点的闪光灯插到照相机上的附件插座上 该插座的闪光灯触点与闪光灯上的弹性触点彼此紧密接触 此时闪光灯的工作就由照相机的快门直接控制了 1 电容器 1 任何两个 而又 的导体 都可看成一个电容器 最简单的就是 电容器 电容器可以容纳 2 电容器带电时 即为电容器所带的电荷量 答案 1 彼此绝缘相互靠近平行板电荷 2 一个极板所带电荷量的绝对值 3 电容器的工作基础充电 使电容器 过程称为充电 充电后两极板带等量异种电荷 充电过程 带电荷量q 板间电压u 板间电场强度e 放电 使充电后的电容器 电荷叫做放电 放电过程 带电荷量q 板间电压u 板间电场强度e 答案 3 的极板上带上电荷的逐渐增大增大增大不带减小减小减小 2 电容 1 定义 叫电容器的电容 定义式为c 答案 1 电容器所带电荷量q与电容器的两极板间的电势差u的比值 2 电容物理意义 表征电容器 电荷本领的物理量 在数值上等于使电容器两板间的电压为 时电容器需要带的电荷量 与电容器是否带电 与q u 3 电容的国际制单位是 简称 符号 此外还有 三者关系是 答案 2 容纳1v无关无关 3 法拉法f微法皮法1f 106 f 1012pf 3 平行板电容器的电容电容c与平行板间电介质的介电常数 正对面积s成 与极板间距离成 决定式c 4 常见的电容器有 电容器 电容器 电容器 电容器 电解电容器的连接应注意 答案 3 正比反比4 固定可变薄膜电解 极 一 电容器1 平行板电容器 1 基本结构 两块彼此绝缘 互相靠近的平行金属板组成 2 带电特点 两板电荷等量异号 分布在相对两板的内侧 3 板间电场 板间形成匀强电场 场强大小为e u d 方向垂直板面 2 电容器的充放电过程 1 充电过程特点 如右图所示 充电电流 电流方向为逆时针方向 电流由大到小 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加 当电容器充电结束后 电容器所在电路中无电流 电容器两极板间电压与充电电压相等 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 如右图所示 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 注意 放电的过程实际上就是电容器极板正 负电荷中和的过程 当放电结束时 电路中无电流 3 电容器的额定电压和击穿电压加在电容器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 电容器工作的电压低于击穿电压 额定电压是指电容器长期工作时所能承受的电压 比击穿电压要低 电容器上一般都表明电容器的电容和额定电压的数值 下列关于电容器的叙述中正确的是 a 电容器是储存电荷和电能的容器 只有带电的容器才称为电容器b 任何两个彼此绝缘而又相互靠近的导体 都能组成电容器 而且跟这两个导体是否带电无关c 电容器所带的电荷量是指每个极板所带电荷量的绝对值d 电容器充电过程是将其他形式的能转变成电容器的电能并储存起来 电容器放电过程是将电容器储存的电能转化为其他形式的能 解析 并不是只有带电时的电容器才称为电容器 a错 b对 每个极板所带电荷量的绝对值称为电容器的带电荷量 c对 电容器充电的过程中其他形式的能转化为电能 放电过程中电能转化为其他形式的能 d对 答案 bcd 变式迁移 1 双选 关于电容器及它的充放电 下列说法正确的是 a 电容器是一个阻值很大的电阻器b 把电容器接在直流电路中可以导电c 把电容器接在直流电路中是不导电的d 把电容器接在电路中 两端有电压 电容器两极板就带电 解析 由电容器的定义可知 电容器的两极板彼此绝缘 在直流电路里是不导电的 与电阻器有本质的区别 故选项a b错误 选项c正确 当电容器接在电路中时 电容器的两端就产生了电压 这样就会使电容器的两极板带电 故选项d正确 答案 cd 二 电容1 定义 电容器所带的电荷量q与电容器两极板间电势差u的比值 叫做电容器的电容 3 单位 在国际单位制中 电容的单位是法拉 符号f 1f 1c v 法拉这个单位太大 实际中常用较小的单位 微法 f 和皮法 pf 其关系为 1f 106 f 1012pf4 电荷量q cu 电荷量随电压的升高而增大 与电压成正比 5 对电容器和电容的三点理解 1 电容器是一个仪器 而电容是一个物理量 它表征了电容器容纳电荷的本领 2 电容器的电荷量是一个极板上电荷量的绝对值 3 电容c是用比值定义法定义的 本章学过的电场强度e 电势 都是用比值法定义的 电容 但不能说电容c与q成正比 与u成反比 电容c由电容器本身的性质决定 与q u的大小无关 有一充电的平行板电容器 两板间电压为3v 为使它的电荷量减少3 10 4c 于是电容器两极板间的电压降为原来的 此电容器的电容是 f 电容器原来的带电荷量是 c 若电容器极板上的电荷全部放掉 电容器的电容是 f 解析 1 电容器两极板间电势差的变化量为 1 5 10 4f 150 f 2 电容器原来的电荷量为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 变式迁移 2 根据电容的定义式c q u可知 a 电容器电容越大 电容器所带电荷量就越多b 电容器的两极板间电势差越大 电容越大c 电容器的电容与其带电荷量成正比 与两极板间的电势差成反比d 电容器的电容不随带电荷量及两极板间的电势差的变化而变化 d 三 平行板电容器及其两种基本题型1 平行板电容器的电容 1 当平行板电容器的两极板间是真空时 c 2 当两极板间充满同一种电介质时 c r是电介质的相对介电常数 3 平行板电容器的电容的决定因素 与两平行板正对面积s成正比 与介质的相对介电常数 r成正比 与板间距离d成反比 2 常见的两种基本题型 1 定电荷量问题若电容器在充电后与电源断开 这种情况是电容器的带电荷量保持不变 在此基础上讨论其他量的变化 电容器两板间的场强大小完全决定于板上电荷分布的密度 极板上电荷的密度越大 两板间电场线的分布越密集 板间的场强越大 若电荷量q不变 当两板正对面积s不变时 如果两板间距离变化 场强不变 如下图甲 乙所示 如果电荷量q不变 当两板正对面积变化时 电场的疏密程度发生了改变 如下图丙所示 电容器的电荷量不变 正对面积减小时 场强增大 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闭合后 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 解析 图中静电计的金属杆接正极 外壳和负极板b均接地 静电计显示的是a b两极板间的电压 指针张角越大 表示两极板间的电压越高 当闭合s后 a b两板与电源两极相连 极板间电压等于电源电压不变 静电计指针张角不变 所以选项a和b都不对 当断开s后 极板间距离增大 或正对面积减小 都将使a b两极板间的电容变小 而电容器电荷量不变 由可知 极板间电压u增大 从而使静电计指针张角增大 故正确答案为c d 答案 cd 点评 1 平行板电容器动态分析的基本思路 在判断电容器相关物理量的变化时 首先要弄清哪些量是不变的 然后根据不变量和相关公式推断其他待分析量的变化情况 若电容器充电后与电源断开 则带电荷量q不变 若电容器始终与电源相连 则电压u不变 分析电容器物理量变化常用的公式有 2 静电计是测量电势差的仪器 不能用于测直流电路中两点的电压 静电计张角大 说明极板间电势差大 变式迁移 3 如下图所示的实验装置中 平行板电容器的极板a与一灵敏的静电计相接 极板b接地 若极板b向上移动一点 由观察到的静电计