《电容器的电容》PPT课件.ppt

课堂引入 前面 我们学了摩擦可以使塑料棒带上电荷 可是 将这塑料棒放在空中 过一段时间它所带的电荷就会慢慢地失去 为了保存电荷 我们就需要有一个能 容纳电荷的容器 电容器 电容器在日常生活中的应用 电容器是电器中是一个不可缺少的关键元件之一 形形色色多种多样的电容器都有三个基本组成 一 电容器 电容器是一种常用的电学仪器 1 两个绝缘相离很近的导体 极板 1 构造 电介质 2 中间夹一层绝缘物物质 电介质 注 任何两个彼此绝缘又相隔很近导体 都可以看成是一个电容器 3 两条引线 锡箔 绝缘纸 电容器的构造 4 最简单的电容器 平行板电容器 在两个正对的平行金属板间夹上一层电介质 绝缘体 锡箔纸 蜡纸 电容器的工作原理 1 开关打向1 电流计G内有短暂电流 指针瞬间右偏即恢复 电容器上板带上正电荷 下板带上等量的负电荷 板间有电场存在 2 开关打向2 电流计G内有短暂电流 指针瞬间左偏即恢复 电容器两板所带电荷消失 电容器的充电 2 充电过程的实质 使电源中的电能转化为两板间的电场能 在电容器中储存 1 把电容器的一个极板与电池组的正极相连 另一个极板与负极相连 两个极板就分别带上了等量的异种电荷 这个过程叫做充电 3 电容器所带的电荷量 带电量 是指一个极板所带电荷量的绝对值 1 充电后 电容器两个极板带上等量异种电荷 2 储存能量充电过程由电源获得电能储存在电场中 称为电场能 注 电容器所带电荷量Q是指每个极板带电的绝对值 充电 3 充电有瞬间电流 2 放电过程的实质 使电场能转化为其它形式的能 1 用导线把充电后的电容器的两极板接通 两极板上的电荷互相中和 电容器不再带电 这个过程叫做放电 电容器是一种储存电场能的装置 电容器的放电 一 电容器 1定义两个彼此绝缘又相互靠近的导体 就构成了电容器 2作用电容器是一种装电荷和储存电场能的容器 问题 电容器能无限地储存能量吗 电荷能无限地充入电容器吗 小结 电容器可以储存电能 当需要时再将电场能释放出来 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 思考与讨论 那电容器储存电荷的本领如何表征呢 1 电容器所带电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值 叫电容器的电容 符号C 2 电容的定义式 Q指每一个极板带电量绝对值 U表示电容器两板的电势差 电压 理解 电容器的电容与Q U无关 由电容器本身的结构决定 二 电容 电容器的Q U图象 U V Q C C Q U C Q U 3 电容在数值上等于使两极板间的电势差增加1V时 所需要的电荷量 4 意义 电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量 5 单位 国际单位制 法拉 法 F 1F 1C V常用单位 微法 F 皮法 pF 1F 106 F 1012pF 1 对电容C Q U 以下说法正确的是 A 电容器极板上的电荷量 越大 其容纳电荷的本领越强B 电容器的电容 越大 其所带电量就越多C 某一电容器两板间的电压 越高 电容器带电量 就越大D 对于确定的电容器 它所充的电量跟它两极板间所加电压的比值保持不变 CD 2 某电解电容器上标有 36 3 10 5F 的字样 下列说法正确的是 A 增加1V的电压 需增电量是3 10 5CB 此电容器必须加36V的电压 才能工作C 工作电压是36V时 电容才是3 10 5FD 使用时 须考虑引线的极性 AD 静电计是在验电器的基础上制成的 用来测量电势差 它把金属球跟一个导体相连接 把它的金属外壳跟另一个导体连接 或者同时接地 从指针的偏转角就可以测出两个导体间的电势差 静电计 影响电容大小的因素 控制变量法 1 大量实验证明 平行板电容器的电容C 跟介电常数 r成正比 跟正对面积S成正比 跟极板间的距离d成反比 2 平行板电容器的电容公式为 3 一般来说 电容器的电容是由两个导体的大小和形状 两个导体的相对位置以及极板间的电介质决定 三平行板电容器的电容 从能的观点分析 电介质板插入过程中 由于束缚电荷与极板上电荷相互吸引而做功 电势能减少 故电势差降低 从而电容增大 介电常数 r 充电后 开关S闭合 保持不变 S B 平移 板 上移 板 插入电介质 Q E Q E Q E epsilon U 充电后 断开开关S S 保持不变 平移 板 B 上移 板 插入电介质 U E U E U E Q 平行板电容器的两类问题 A 充电后仍连接电源 电容器两端电压不变 B 充电后断开电源 电容器上的电荷量保持不变 d增加 S减小 分析 1 分析 2 巩固与练习 1 平行板电容器充电后 继续保持电容器的两极板与电源连接 在这种情况下如果增大板间的距离d 那么 两极板的电势差U 电容器所带的电量Q 极板间的场强E各如何改变 U不变 增大d C减小 Q减小 C Q U E减小 E U d 2 连接在电池两极上的平行板电容器 当两极板间的距离减小时A 电容器的电容C变大B 电容器极板的带电量Q变大C 电容器两极间的电势差U变大D 电容器两极板间的电场强度E变大 ABD A 电容器带电量不变B 尘埃仍静止C 电流计中有a b的电流D 电流计中有b a的电流 3 如图 将平行板电容器与电池相连 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 其它条件不变 则 BC 4 在下图所示的实验装置中 平行板电容器的极板A与一个灵敏的静电计相接 极板B接地 若极板B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容变小的依据是 A 两极板间的电压不变 极板上的电荷量变小B 两极板间的电压不变 极板上的电荷量变大C 极板上电荷量几乎不变 两极板间电压变小D 极板上电荷量几乎不变 两极板间电压变大 四常用电容器 1 常用电容器从构造上看 分为固定电容器和可变电容器两类 2 固定电容器 电容是固定不变的 常用的是以云母 陶瓷 聚苯乙烯等为电介质的电容器和电解电容器 符号 电解电容器 符号 注意 电解电容器两接线电极有正 负之分 使用时极性不能接错 聚丙烯电容器 3 可变电容器 电容是可以改变的 一般是以改变正对面积来改变电容的 可变电容器 四常用电容器 各种电容器的性能 1 纸介电容器 容量大 价格低 体积小 损耗大 有电感 2 云母电容器 介质损耗小 绝缘性能好 较稳定 3 瓷介电容器 耐磨 寿命长 易破碎 4 电解电容器 容量大 介质薄且两极近 体积小 有极性 易漏电 五 电容器使用时应注意的问题 1 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 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 2 电容器的额定电压 电容器正常工作时的最大电压额定电压低于击穿电压3 注意电解电容器的极性 电容器放电过程中电流随时间变化的图像 1 在图中画一个狭长矩形 它的面积的物理意义是什么 电荷量2 怎样根据图像计算电容器在全部放电过程中释放的电荷量 图像与坐标轴间的面积40格Q 3 2 10 3C 3 根据以上数据估算出的电容是多少 C 4 10 4F 注意 充电后的电容器两极间短路时 一根导线相连 两板电量会中和 直到两极电压等于零为止 该过程中电路中有短暂的放电电流 电容器放电后 两板间不再有电场 电场能 其他形式的能量 小结 一 电容器1 任何两个彼此绝缘又相互靠近的导体都可以构成电容器 2 电容器的充电 电容器与电源相连 电源能量 电场能电容器的放电 电容器与导线相连 电场能 其他形式能二 电容1 定义 C与Q U无关2 单位 法拉F1F 106 F 1012pF三 平行板电容器的电容C与 r S d有关四 常用电容器电解电容器可变电容器五 电容器使用时注意的问题工作电压 额定电压 击穿电压电解电容器有极性 正负极不能接反 不能接交流电 4 如图 平行板电容器经开关S与电池连接 a处有一带电荷量非常小的点电荷 S是闭合的 a表示a点的电势 F表示点电荷受到的电场力 现将电容器的B板向下稍微移动 使两板间的距离增大 a变大 F变大 B a变大 F变小 C a不变 F不变 D a不变 F变小 B 5 如图 面积足够大的两平行金属板竖直放置 极板间距离为d 接直流电压U 极板中央放一半径为R 2R d 的绝缘金属球壳 C D是球壳水平直径上的两点 关于金属球壳 以下判断正确的是 A 由于静电感应 球壳上C D两点的电势差为RU d B 由于静电感应 球壳中心点O的场强为零 C 若用手摸一下球壳后 再拿走平行金属板 球壳带正电 D 若用手摸一下球壳后 再拿走平行金属板 球壳的电势为零 BC 2003江苏 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 与它相连的电路如图所示 接通开关S 电源即给电容器充电 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 在两极间插入一块电介质 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 在两极间插入一块电介质 则两极板间的电势差增大 BC 2001全国 如图所示是一个平行板电容器 其电容为C 带电量为Q 上极板带正电 现将一个试探电荷q由两极板间的A点移动到B点 A B两点间的距离为S 连线AB与极板间的夹角为30度 则电场力对试探电荷q所做的功等于 ABCD A B C 3 如图 A B为平行金属板 两板相距为d 分别与电源两极相连 两板的中央各有一小孔M和N 今有一带电质点 自A板上方相距为d的P点由静止自由下落 P M N在同一竖直线上 空气阻力忽略不计 到达N孔时速度恰好为零 然后沿原路返回 若保持两极板间的电压不变 则A 把A板向上平移一小段距离 质点自P点自由下落后仍能返回 B 把A板向下平移一小段距离 质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落 C 把B板向上平移一小段距离 质点自P点自由下落后仍能返回 D 把B板向下平移一小段距离 质点自P点自由下落后将穿过N孔继续下落 ACD 4 如图所示 有三