1.7电容器与电容

分宜中学陈海秀 1 7电容器与电容 情景探究一 摄影时如光线不足 你一定知道用闪光灯在如此短的时间内 仅靠电池直接给闪光灯供电就能发出如此强的光吗 请你探究分析其中的奥妙 内置闪光灯的相机 情景探究二 莱顿瓶 存储电荷的装置 也可称为 电容器 探究感应起电机的构造与工作原理 电脑主板 一 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 1 电容器的构造 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 电容器的工作状态 充电 使电容器带电的过程 叫充电 电容器的每一个极板所带电量的绝对值 叫做电容器的带电量 充电后 两极板间有电场存在 电容器从电源获得电能储存在电场中 因此充电的过程是电容器储存电能的过程 作用 可以容纳电荷 电容器充电实验 放电 使电容器两极板上的电荷中和的过程 是电场能转化为其它能的过程 一个电容器所带的电荷量Q 电容器所带的电荷量 是指每个极板所带的电荷量Q的绝对值 二电容 充电后的电容器的两极板间有电势差 这个电势差跟电容器所带的电荷量有关 实验表明 电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差成正比 比值Q U是一个常量 不同的电容器 这个比值一般是不同的 这个比值表征了电容器储存电荷的特性 电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值 叫做电容器的电容 用C来表示 2 电容器的电容在数值上等于两极板间的电势差为1V时电容器需带的电荷量 即C Q U 1 定义 引申思考 1 电容器起了什么作用 储存电荷 电容器类比为容器 水杯 2 电容器可类比成什么呢 水杯存水的本领有什么来决定 容器的容积 本身机构决定 横截面大的需要的水多 电容器与水容器 电量Q U C s 对一个确定的电容器而言 电容是不变的 C与Q U无关 对一个确定的水容器而言 水容是不变的 与m h无关 思考与讨论 那电容器储存电荷的本领如何表征呢 3 电容的物理意义 表征电容器容纳 储存 电荷本领的物理量 4 单位 在国际单位制中电容的单位是法拉 F 常用单位还有微法 F 和皮法 pF 1F 106 F 1012pF 最简单的电容器是平行板电容器 两极板间的距离d两极板间的正对面积S是否插入电介质或电介质的种类 请看实验 猜想 平行板电容器的电容跟哪些因素有关 实验探究 1 平行板电容器的电容C跟介电常数 成正比 跟正对面积S正比 跟极板间的距离d成反比 三平行板电容器的电容 2 平行板电容器的电容公式 C S 4 kd 式中k为静电力常量 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 1 C S 4 kd S d 2 U Q C Q S 4 kd d S 3 E U d Q Cd Q Sd 4 kd kQ S 1 S 本题的思路是 比较 两类题型的解析过程 可以看到 抓住Q 或U 不变这个条件是一个关键 最后用E U d Q Cd判断E的变化 再用C Q U判断出Q 或U 的变化 用C S 4 kd判断C的变化 当d 或变化 S 发生变化 3 平行板电容器充电后的两类典型情况 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 电容器始终连接在电源上 两极间的电压U保持不变 电容器是一储能元件 纸质电容器 陶瓷电容器 电解电容器 钽电容器 四常用电容器 该元件有两片锡箔 导体 中间是一层薄纸 请带着这样以下几个问题阅读课本第30页常用电容器部分内容 常用电容器 从构造上看 可以分为哪两类 常用的固定电容器有哪些 聚苯乙烯电容器和电解电容器 电解电容器与其它常用电容器相比有什么显著特征 电容器常见的损坏原因是什么 常用电容器可分为固定电容器和可变电容器 电解电容器的正 负极性是固定的 加在电容器两极板上的电压不能超过某一限度 超过这一限度电介质将被击穿 电容器损坏 这个极限电压叫击穿电压 例1 两平行金属板 正对放置 充电后两极间的电势差为2V 两极板带电量分别为 6 10 6C和 6 10 6C 求 1 电容C 2 若电势差升高1V 电容C 和所带电量Q 为多少 解析 电容器的电容C Q U 但电容是由电容器的构造决定的 跟Q U无关 1 根据电容的定义式C Q U 6 10 6 2 F 3 10 6F 2 若电势差升高1V 电容器的电容仍不变 而此时所带电量Q CU 3 10 6 3C 9 10 6C 练习一 如图所示 是描述对给定的电容器充电时极板上带电量 极板间电压 和电容 之间的关系的图象 其中正确的是 答案 例题 如图所示 是一种通过测量电容器电容的变化来检测液面高低的仪器原理图 电容器的两个电极分别用导线接到指示器上 指示器可显示出电容的大小 下列关于该仪器的说法正确的是 该仪器中电容器的电极分别是金属芯柱和导电液体 金属芯柱外套的绝缘层越厚 该电容器的电容越大 如果指示器显示电容增大了 则说明电容器中的液面升高了 如果指示器显示电容减小了 则说明电容器中的液面升高了 答