1-8电容器电容

电容器的电容 学习目标 1 知道什么是电容器 作用是什么 2 知道平行板电容器是最简单的电容器 知道平行板的充放电过程及电场特点 3 理解电容的定义 理解决定电容大小的因素 4 掌握平行板电容器电容的影响因素 5 会分析关于电容器的两类题型 6 认识常见的电容器 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 这两个导体称为电容器的电极 绝缘物质称为电介质 2 平行板电容器 基本结构 由两块正对而又相距很近的金属板组成 带电特点 两板电荷量等量异号 分布在两板相对的内侧 板间电场 板间形成匀强电场 场强大小为E U d 方向垂直板面 二 电容器的充放电1 充电 使电容器的两个极板带上等量异种电荷的过程叫充电 充电过程是建立电场 储存电场能的过程 电建接a 存在瞬间充电电流i 电量Q 板间电压UC 板间电场E 电源能量 电场能 充电结束UC 充电电压 2 放电 使电容器两极板上的电荷中和的过程叫放电 放电过程是电场消失 电场能转化为其他能的过程 电建接b 存在瞬间放电电流i 电量Q 板间电压UC 板间电场E 电场能 其他形式的能 在放电结束UC 0 思考与讨论 电容器能够储存电荷 那么电容器储存电荷的本领如何表征呢 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 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 即电压 3 电容C的物理意义 反映电容器容纳电荷本领 电容器的电容C与Q U无关 由电容器本身的结构决定 三 电容 4 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 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 讨论与交流 电容与电场强度的定义方法有什么共同之处 比值定义法 课堂训练 1 某一电容器 当所带电量为4 10 6C 两极板间的电势差为20v 求1 电容器的电容 2 当所带电量减半时 电容器的电容为多少 3 如果电容器不带电呢 解 1 2 仍是2 10 7F 3 仍是2 10 7F 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 四 决定电容的因素 1 问题一 电容器的电容与电压U和电荷量Q无关 那么电容 平行板电容器 是由哪些因素决定呢 保持电荷量Q不变 运用 控制变量法 进行实验探索 研究板间距离d 正对面积S及两板间电解质的介电常数 对电压U的影响 从而找出平行板电容器的电容C与板间距离d 正对面积S及两板间电解质的介电常数 之间的关系 板间距离d 正对面积S 两板间电介质的介电常数 2 问题二 如何探究电容与以上各物理量的关系 静电计是在验电器的基础上制成的 用来测量导体间的电势差 从指针的偏转角度就可以知道两个导体间的电势差 实验现象 在Q和S不变时 d减小 U减小 实验分析 由C Q U知 C增大 实验结论 电容C与板间距d成反比 步骤一 静电计 实验现象 在Q和d不变时 S越小 U越大 实验分析 由C Q U可知 C越小 实验结论 电容C与正对面积S成正比 步骤二 步骤三 实验现象 在Q d和S不变时 插入电介质 U减小 实验分析 由C Q U知 C增大 实验结论 电容C大小跟板间插入的电解质有关 C与介电常数 成正比 通过观察实验现象归纳总结得出 电容C的大小 1 与板间距离d成反比2 与正对面积S成正比3 与插入的电解质有关 四 平行板电容器的电容 平行板电容器的电容与两极板的正对面积S成正比 与两极板间的距离d成反比 并跟板间插入的介电常数 r成正比 其决定式 其物理意义 平行板电容器的电容由电容器本身结构 S d r 决定 与Q U无关 五 常用电容器 按电容是否可变分为固定电容器 可变电容器 1 固定电容器 电容固定不变 常见固定电容器有 聚苯乙烯电容器 电解电容器 2 可变电容器 通过改变两极间的正对面积或距离来改变电容 六 电容器的主要性能指标 1 电容量2 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 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 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 定义式 2 单位 法拉F1F 106 F 1012pF三 平行板电容器的电容决定式四 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 物义 C与Q U无关 由电容器本身结构决定 物义 C由 S d决定 电容器的两种常见题型 1 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 在这种情况下 如增大两板间距d 则电容器电容C 板间电势差U 电容器所带电量Q 板间场强E分别如何改变 分析 充电后 继续保持电容器与电源相连 电容器两板间电势差U不变 如增大d 则由C将减小 再由 Q减小 依E U d E将减小 电容器的两种常见题型 2 平行板电容器充电后 切断与电源的连接 在这种情况下 如增大d 则C U Q E分别如何改变 分析 充电后 切断与电源相连 电容器电量Q不变 如增大d 则由 C将减小 再由 U增大 依 E不变 课堂训练 2 平行板电容器充电后 与电池两极断开连接 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不变 AD 课堂练习 3 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 与它相连接的电路如图所示 接通开关S 电源即给电容器充电 则 A 保持S接通 减小两极板间的距离 两板间电场的场强减小 B 保持S接通 在两极板间插入一块介质 极板上的电荷量增大 C 断开S 减小两极板间的距离 两极板间的电势差减小 D 断开S 让两极板上下平移 两极板间的