了解电容器(16)

1、新课标高中物理选修31一、识别电容器一、识别电容器 该元件有两片锡该元件有两片锡箔（导体），中间箔（导体），中间是一层薄纸。是一层薄纸。. 定义：任何两个定义：任何两个彼此绝缘彼此绝缘又相互靠又相互靠近的近的导体导体都可以构成电容器。都可以构成电容器。 这两个导体这两个导体称为称为电容器电容器的的电极电极。二、电容器充、放电电路G12K存在存在瞬间充电电流瞬间充电电流 i,电量电量Q, 板间电压板间电压U板间电场板间电场E ,电源能量电源能量电场能电场能,充电结束充电结束U=充电电压充电电压.1、充电充电：使电容器的两个极板带上：使电容器的两个极板带上等量异种电荷的过程等量异种电荷的过程.w2

2、.电容器的放电电容器的放电 放电放电：使电容器两极板上的电荷中和的过程：使电容器两极板上的电荷中和的过程.存在存在瞬间放电电流瞬间放电电流i,电量电量Q,板间电压板间电压U ,板间电场板间电场E ,电场能电场能其他形式的能其他形式的能,在放电结束在放电结束U=0.电容器带电跟直筒容器装水的情形电容器带电跟直筒容器装水的情形进行比较进行比较V水水h水水1cm水容器水容器高度差高度差水量水量水位每升高水位每升高1cm的水量的水量V / h = S电容器电容器电势差电势差电量电量电势差每增加电势差每增加1V所需电量所需电量Q / U = C1. 1.电容的电容的物理意义物理意义: :反映电容器反映电

3、容器容纳电荷本领容纳电荷本领。2.2.电容器所带电量电容器所带电量QQ与电容器两极板间的电势差与电容器两极板间的电势差U U的的比值比值，叫电容器的电容。符号，叫电容器的电容。符号C C。 定义式定义式: : Q Q指一个极板上所带电量绝对值指一个极板上所带电量绝对值, , U U表示电容器两板的电势差表示电容器两板的电势差( (即电压即电压). ). 3. 3. 电容器的电容电容器的电容C C与与QQ、U U无关，由电容器本身无关，由电容器本身的结构决定。的结构决定。三三. .电容电容UQC 3.3.电容在数值上等于使两极板间的电势差电容在数值上等于使两极板间的电势差增加增加1V1V时，所需

4、要的电荷量。时，所需要的电荷量。 4.4.单位：单位： 国际单位制：国际单位制：法拉法拉法（法（F F） 1F=1C / V1F=1C / V 常用单位：微法（常用单位：微法（F);F);皮法（皮法（pF) pF) 1F=101F=106 6F=10F=101212pFpFUQUQC三三. .电容电容课堂训练课堂训练1、某一电容器，当所带电量为某一电容器，当所带电量为4 41010-6-6C C，两极，两极板间的电势差为板间的电势差为20v20v，求，求1 1）电容器的电容）电容器的电容. .2 2）当所带电量减半时，电容器的电容为多少）当所带电量减半时，电容器的电容为多少? ?3 3）如果电

5、容器不带电呢？）如果电容器不带电呢？解解:1):1)(1022010476FUQC2)2)仍是仍是2 21010-7-7 F. F.3)3)仍是仍是2 21010-7-7 F. F.研究平行板电容器的电容和哪些因素研究平行板电容器的电容和哪些因素有关有关三、平行板电容器的电容三、平行板电容器的电容平行板电容器的电容与两极板的平行板电容器的电容与两极板的正对面积正对面积S S成正比成正比, ,与两极与两极板间的距离板间的距离d d成反比成反比, ,并并跟板间插入的跟板间插入的介电常数介电常数成正比成正比. .kdSC4其其决定式决定式其其物理意义物理意义:平行板电容器的电容由电平行板电容器的电容

6、由电容器本身结构容器本身结构(S、d、)决定决定,与与Q 、 U无关无关.四、电容器的主要性能指标四、电容器的主要性能指标1. 1.电容量电容量2.2.击穿电压：加在电容器两极板上的电压击穿电压：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，这个极限电压质将被击穿，电容器损坏，这个极限电压称为击穿电压。称为击穿电压。电容器的额定电压：电容器正常工作时的电容器的额定电压：电容器正常工作时的最大电压最大电压. . 额定电压低于击穿电压额定电压低于击穿电压小小 结结一、电容器一、电容器1. 1.任何两个任何两个彼此绝缘彼此绝缘

7、又相互靠近的又相互靠近的导体导体都可以构成电容器。都可以构成电容器。2.2.电容器的电容器的充电充电：电容器与电源相连，：电容器与电源相连，电源能量电源能量电场能电场能 电容器的电容器的放电放电：电容器与导线相连，：电容器与导线相连，电场能电场能其他形式能其他形式能二、电容二、电容 1. 1.定义式定义式: : 2. 2.单位：法拉单位：法拉F F 1F=106F=1012pF三、平行板电容器的电容三、平行板电容器的电容决定式决定式 四、电容器使用时注意的问题四、电容器使用时注意的问题 工作电压工作电压额定电压额定电压击穿电压击穿电压 电解电容器有极性电解电容器有极性,正负极不能接反正负极不能

8、接反,不能接交流电不能接交流电.UQC UQ4rsCkd物义物义:C:C与与QQ、U U无关无关, ,由由电容器本身结构决定电容器本身结构决定. .物义物义:C:C由由、S S、d d决定决定. .电容器的两种常见题型电容器的两种常见题型1 1、平行板电容器、平行板电容器充电后，继续保持电容器的两极板充电后，继续保持电容器的两极板与电源相连与电源相连，在这种情况下，如增大两板间距，在这种情况下，如增大两板间距d d，则电容器电容则电容器电容C C、板间电势差、板间电势差U U、电容器所带电量、电容器所带电量QQ，板间场强，板间场强E E分别如何改变？分别如何改变？ 分析分析: :充电后充电后,

9、 ,继续保持电容器继续保持电容器与电源相与电源相连连, ,电容器两板间电势差电容器两板间电势差U U不变不变. . 如增大如增大d d，则由，则由 ，C C 将减小将减小. . 再由再由 ，QQ减小减小. . 依依E E=U U/ /d d，E E将增大将增大. . kdSCr4UQC 电容器的两种常见题型电容器的两种常见题型2.2.平行板电容器平行板电容器充电后，切断与电源的连接充电后，切断与电源的连接。在这。在这种情况下，如增大种情况下，如增大d d，则，则C C、 U U、QQ、E E分别如何改分别如何改变变 ？分析分析: :充电后充电后, ,切断与电源相连切断与电源相连, ,电容器电容

10、器电量电量QQ不变不变. . 如增大如增大d d，则由，则由 ，C C 将减小将减小. . 再由再由 ，U U增大增大. . 依依kdSCr4UQC SkQdUEUQkdSC44,E,E不变不变. .课堂训练课堂训练2 2、平行板电容器充电后，与电池两极断开、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（连接，当两极板间的距离减小时（ ）A A电容器的电容电容器的电容C C变大变大B B电容器极板的带电量电容器极板的带电量QQ变大变大C C电容器两极间的电势差电容器两极间的电势差U U变大变大D D电容器两极板间的电场强度电容器两极板间的电场强度E E不变不变ADAD课堂练习

11、课堂练习3.3.两块大小、形状完全相同的金属平板平行放两块大小、形状完全相同的金属平板平行放置置, ,构成一平行板电容器构成一平行板电容器, ,与它相连接的电路如图与它相连接的电路如图所示所示. .接通开关接通开关S, S,电源即给电容器充电电源即给电容器充电, ,则则( )( )A.A.保持保持S S接通接通, ,减小两极板间的距离减小两极板间的距离, ,两板间电场的场强减小两板间电场的场强减小. .B.B.保持保持S S接通接通, ,在两极板间插入一块在两极板间插入一块介质介质, ,极板上的电荷量增大极板上的电荷量增大. .C.C.断开断开S, S,减小两极板间的距离减小两极板间的距离,

12、,两极两极板间的电势差减小板间的电势差减小. .D.D.断开断开S, S,让两极板左右平移让两极板左右平移, ,两极板两极板间的电场强度增大间的电场强度增大. .B C DB C D课堂练习课堂练习课堂练习课堂练习4.4.水平放置的平行板电容器与一电池相连水平放置的平行板电容器与一电池相连, ,在在电容器的两板间有一带正电的质点处于静止电容器的两板间有一带正电的质点处于静止状态状态. .现将电容器两板间的距离增大现将电容器两板间的距离增大, ,则则( )( )A.A.电容变大电容变大, ,质点向上运动质点向上运动. .B.B.电容变大电容变大, ,质点向下运动质点向下运动. .C.C.电容变小

13、电容变小, ,质点保持静止质点保持静止. .D.D.电容变小电容变小, ,质点向下运动质点向下运动. .D D拓展拓展:电容器放电过程中电容器放电过程中电流随时间变化的图像电流随时间变化的图像1 1、在图中画一个狭长矩形，它、在图中画一个狭长矩形，它的面积的物理意义是什么？的面积的物理意义是什么？ 电荷量电荷量2 2、怎样根据图像计算电容器在、怎样根据图像计算电容器在全部放电过程中释放的电荷量？全部放电过程中释放的电荷量？ 图像与坐标轴间的面积图像与坐标轴间的面积 40 40格格 Q=3.2Q=3.21010-3-3C C 3 3、根据以上数据估算出的电容是多少？、根据以上数据估算出的电容是多

14、少？ C=4C=41010-4-4F F2.2.两个平行金属板夹上一层绝缘物两个平行金属板夹上一层绝缘物质能否构成一个电容器质能否构成一个电容器? ?1. 1.相邻两个同学能否构成电容器相邻两个同学能否构成电容器？思考题能能能能平行板电容器平行板电容器基本结构基本结构: :由两块由两块正对正对而而又又相距很近相距很近的的金属板金属板组成组成. .带电特点带电特点: :两板电荷量两板电荷量等等量异号量异号, ,分布在两板相对的分布在两板相对的内侧内侧. .板间电场板间电场: :板间形成板间形成匀强匀强电场电场, ,场强大小为场强大小为E=U/dE=U/d, ,方向垂直板面方向垂直板面. . 充电

15、过程充电过程演示演示( (电容器的电量电容器的电量QQ：指一个：指一个极板所带电量的极板所带电量的绝对值绝对值.) .): :充电过程充电过程, ,电容器的电容器的电量电量QQ、电压电压U UC C、场强场强E E等如何变化？等如何变化？能量能量如何变化？如何变化？ 电容器电容器充电过程充电过程特点（如图）：特点（如图）： 有有短暂的充电电流短暂的充电电流i i, ,电流方向为逆时针方电流方向为逆时针方向向, ,电流强度由大到小电流强度由大到小; ; 电容器所带电荷量电容器所带电荷量QQ增加增加; ; 电容器两极板间电压电容器两极板间电压U Uc c升高升高; ; 电容器中电场强度电容器中电场强度E E增加增加; ; 电容器电容器充电结束充电结束后，电容器所在电路中后，电容器所在电路中无电流无电流，电容器两，电容器两极板间电压与充电电压相等极板间电压与充电电压相等. . 电容器充电后切断电源电荷不消失，从电容器充电后切断电源电荷不消失，从电电源源获得的获得的电能电能储存在了电场中储存在了电场中电场能电场能. . 放电过程放电过程演示演示: :放电过程放电过程, ,电容器的电容器的电量电量QQ、电压电压U UC C、场强场强E E等如何变化？等如何变化？能