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大课课件34 电容器专题 电容器 capacitor 2 电容器是一种存储电荷的装置 它在电子线路中有着十分重要的作用 在收音机 电视机 洗衣机 电冰箱等各种家用电器中 它是一个不可缺少的关键元件之一 例如收音机的 调台 就是通过电容器来实现的 1 电容器 在电学中 我们把具有容纳电荷本领的那种容器称之为电容器 电容器的构造 1 构造 两个互相靠近且彼此绝缘的导体就构成了电容器 2 电容器的极板 构成电容器的两个导体 3 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 如两股平行的输电线 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 capacitance 1 电容 描述电容器容纳电荷本领大小的物理量 2 对于一个固定的电容器来说 若正 负两极板间的电势差U增大 则两极板上的带电量Q也增大 但Q与U的比值却是一个常量 不同的电容器Q U的比值不同 当电势差U一定时 Q U的比值越大的电容器 容纳的电荷量Q越多 故可用这比值来描述电容器容纳电荷的本领 对电容的理解 结论 电容是电容器本身的一种属性 其大小与电容器的电荷量无关 对于给定的一个电容器有 电容是反映电容器本身容纳电荷本领大小的物理量 跟电容器是否带电无关 这跟水桶一样 水桶能容纳多少水是由水桶本身的几何尺寸所决定的 跟是否已盛了水无关 C Q U Q U 认识静电计 静电计 由验电器改造而成 是测量电容器两极间电势差的仪器 由静电计指针的偏转角度可知电势差的大小 D 例1 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 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 影响电容大小的因素 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 常用电容器 对于电容器铭牌标度的认识 电容器上一般都标有电容器的电容和额定电压值 1 击穿电压 加在电容器上的电压若超过某一限度 电介质将被击穿 这个极限电压称为击穿电压 当电容器被击穿后 在电路中相当于一根导线 2 额定电压 是指电容器长期工作时所能承受的电压 它比击穿电压要低 电容器上的标称电压是额定电压 电容器在不高于额定电压下工作都是安全 可靠的 不要误认为电容器只有在额定电压下工作才是正常的 关于平行板电容器的场强 充电后的平行板电容器极板间的场强 2 充电后与电源断开 Q不变 CD 例2 平行板电容器充电后与电源断开 负极板接地 在两板间有一负电荷 电荷量很少 固定在P点 如图所示 以U表示电容两极板间的电压 E表示两极板间的场强 Ep表示正电荷在P点的电势能 若保持负极板不动 而将正极板移至图中虚线所示的位置 则 A U变小 E不变B E变小 Ep变大C U变大 Ep不变D E不变 Ep不变 例3 如图所示 把一个平行板电容器接在电压U 10V的电源上 现进行下列操作先合上开关 后在两极板中央插入厚为d 2的金属板 接着又打开开关 抽走金属板 则此时电容两极板间的电势差为 U 20V 图6 3 11 例4 图1是某同学设计的电容式速度传感器原理图 其中上板为固定极板 下板为待测物体 在两极板间电压恒定的条件下 极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化 若Q随时间t的变化关系为Q a b为大于零的常数 其图象如题21图2所示 那么题21图3 图4中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是A 和 B 和 C 和 D 和 C 例5 一平行板电容器的电容为C 两板间的距离为d 上板带正电 电量为Q 下板带负电 电量也为Q 它们产生的电场在很远处的电势为零 两个带异号电荷的小球用一绝缘刚性杆相连 小球的电量都为q 杆长为l 且l d 现将它们从很远处移到电容器内两板之间 处于图示的静止状态 杆与板面垂直 在此过程中电场力对两个小球所做总功的大小等于多少 设两球移动过程中极板上电荷分布情况不变 A B 0C D 设 q球所在处的电势为 则 q球所在处的电势为 El A 例6 如图 A B为平行金属板 水平放置 上有小孔M N 一带电质点 自P点由静止开始自由下落 到达N板时速度恰为零 然后沿原路返回 若保持两极板间电压不变 则A 把A板向上平移一小段距离 质