高中物理 第一章 电场 第7节 了解电容器课件 粤教版选修31.ppt

第七节了解电容器 1 电容器 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 1 定义 电容器所带电荷量q与电容器的两极板间的电势差u的 叫电容器的电容 定义式为c 彼此绝缘 相互靠近 平行板 电荷 比值 2 电容的物理意义 表征电容器容纳 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 此外还有微法 皮法 三者关系是1f f pf 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 s4 kd 电荷 1v 无关 无关 法拉 法 f 106 1012 正比 反比 4 下列关于电容器和电容的说法中 不正确的是 qa 根据c 可知 电容器的电容与其所带电荷量成正比 u跟两板间的电压成反比b 对于确定的电容器 其所带的电荷量与两板间的电压 小于击穿电压且不为零 成正比c 无论电容器的电压如何变化 小于击穿电压且不为零 它所带的电荷量与电压比值恒定不变d 电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量 其大小与加在两板上的电压无关 a 知识点1电容器 平行板电容器 1 基本结构 由两块彼此 互相靠近的平行金属 板组成 2 带电特点 两板带 电荷 分布在两板的内侧 3 板间电场 板间形成匀强电场 场强大小为 方向 板面 绝缘 等量异种 垂直 对电容器和电容的两点理解 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 例1 下列关于电容器的叙述中错误的是 a 电容器是储存电荷和电能的容器 只有带电的电容器才称为电容器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 a 触类旁通 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 知识点2电容 1 定义 电容器所带电荷量q与它的两极板间的电势差u 的 叫做这个电容器的电容 2 定义式 c 3 单位 在国际单位制中 电容的单位是法拉 符号是 法拉这个单位太大 实际使用中常常采用较小的单位 和 它们之间的换算关系是 4 物理意义 表征电容器 电荷本领的物理量 比值 f 微法 皮法 1f 106 f 1012pf 容纳 电势 都是用比值法定义的 电容c 但不能说电容c与 1 电容c是用比值定义法定义的 本章学过的电场强度e qu 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 2 电荷量q cu 电荷量随电压的升高而增大 与电压 成正比 例2 下列关于电容器的说法中 正确的是 a 电容越大的电容器 带电荷量也一定越多b 电容器不带电时 其电容为零d 电容器的电容跟它是否带电无关解析 电容器的电容是描述电容器容纳电荷本领大小的物理量 这是比值法定义的物理量 c与电容器所带电量q和两极板间电压无关 故d选项正确 答案 d 触类旁通 c 2 电容器的电容大小取决于 a 电容器的带电量b 电容器两极板间的电势差c 电容器本身的构造d 构成电容器的金属材料的性质 知识点3决定电容的因素 1 影响平行板电容器电容的因素 1 影响因素 平行板电容器的电容与 成正比 与介质的 成正比 与 反比 2 决定式 c k为 2 电容器的额定电压和击穿电压 1 额定电压 电容器能够 工作时的电压 2 击穿电压 电介质被击穿时加在电容器两极板上的 电压 若电压超过这一限度 则电容器就会被损坏 正对面积 介电常数 两板间的距离 静电力常量 长期正常 最小 公式c s4 kd 是平行板电容器电容的决定式 公式反映出 影响平行板电容器电容大小的因素 此式只对平行板电容器适用 例3 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 5 c时 两板间的电势差从u1 10v增加 到u2 12v 求这个电容器的电容多大 如要使两极板电势差从u1 10v降到u 2 6v 则每板需减少多少电荷量 触类旁通 3 有一充电的平行板电容器 两板间的电压为3v 现设 法使它的电荷量减少3 0 10 4 c 导致电容器两极板间的电压 13板上的电荷量全部放掉 电容器的电容是 降到原来的 电容器原来所带的电容是 f 若电容器极 150 150 f 平行板电容器的动态分析1 电容器的充放电 1 电容器充电过程的特点 如图1 7 1所示 充电电流 电流方向是从正极板流进 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 注意 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 图1 7 1 2 电容器放电过程的特点 如图1 7 2所示 放电电流 电流方向从正极板流出 电流由大变小 电容器上所带电荷量减少 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 图1 7 2 qu s 4 kd 2 三个公式 c u ed c 2 平行板电容器的动态分析的思路和方法 1 两种情况 保持两极板与电源相连 则电容器两极板间电压不变 充电后断开电源 则电容器的电量不变 3 方法 找不变量与变化量之间的公式来决定要比较的量 的变化关系 如下表 注意 变化体现在电容器中间插介电物质 插金属板相当 于d减小 例4 如图1 7 3所示 一平行板电容器跟一电源相接 当s闭合时 平行板电容器极板a b间的一带电液滴恰好静止 若将两板间距离增大为原来的两倍 那么液滴的运动状态如何变化 若先将s断开 再将两板间距离增大为原来的两倍 液滴的运动状态又将如何变化 图1 7 3 思路点拨 带电液滴静止时 所受的静电力和重力平衡 液滴带负电 由于液滴所受重力不变 液滴运动状态随静电力的变化而变化 由于f qe 因此只要分析出场强e的变化情况即可 思维总结 平行板电容器动态分析的基本思路 1 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 2 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 时悬线偏离竖直方向的夹角为 如图1 7 4所示 则 图1 7 4 触类旁通 4 双选 平行板电容器的两极板a b接于电池两极 一带正电小球悬挂在电容器内部 闭合开关s 电容器充电 这 a 保持开关s闭合 带正电的a板向b板靠近