1.8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 Q2Q3Q电压 U2U3U 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 V1F 106 F 1012pF5 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 400V22 F 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22 FD 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 3 10 5C增加到Q2 3 6 10 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 3 F 1 2 10 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 4 kd S d E U d 1 d Q CU U S 4 kd 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 4 kd S dU Q C Q S 4 kd d SE U d Q Cd Q Sd 4 kd 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A B 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B P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 所以油滴的电势能增大