电容器与电容

1、8 8 电容器的电容电容器的电容人教版选修3-1 观察纸介电容器的构造观察纸介电容器的构造 该元件有两片锡箔（导体），中间是一层薄纸。 Zx。xk两个平行金属板夹上一层绝缘物质能否构成一个电容器?相邻两个同学能否构成电容器？能能一、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。极板总是带极板总是带等量的异种电荷等量的异种电荷。2 2、电容器的充放电、电容器的充放电 充电充电：使电容器带上电荷的过程使电容器带上电荷的过程( (Q Q增加增加 U U增加增加 E E增加增加 电场能增加电场能增加) )两个每个极板带电量的两个每个极板带电量的绝对值叫做电容器

2、的带电量绝对值叫做电容器的带电量 放电放电：使电容器失去电荷的过程使电容器失去电荷的过程（Q Q减少减少 U U减少减少 E E减少减少 电场能减少电场能减少）3 3、电容器的作用：、电容器的作用： 容纳储存电荷容纳储存电荷 注意（一）：注意（一）： 电容器充电的过程中，在两极间加电压、两电容器充电的过程中，在两极间加电压、两板带等量异种电荷不断增大板带等量异种电荷不断增大, ,直到两极电压等于直到两极电压等于电源电压为止，该过程中电路中有电源电压为止，该过程中电路中有短暂的充电短暂的充电电流电流； 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，从电源电源获得的获得的电能电

3、能储存在了电场中储存在了电场中电场能电场能。注意（二）：注意（二）： 充电后的电容器两极间短路时，即放电过程充电后的电容器两极间短路时，即放电过程（用一根导线相连），两板电量会中和，直到两（用一根导线相连），两板电量会中和，直到两极电压等于零为止，该过程中电路中有极电压等于零为止，该过程中电路中有短暂的放短暂的放电电流电电流； 电容器放电后，两板间不再有电场，电容器放电后，两板间不再有电场，电场电场能能其他形式的能量其他形式的能量。注意（三）：注意（三）： 电容器的电量：指电容器的电量：指一个极板一个极板所带电量的所带电量的绝对值绝对值。 圆柱型水杯容器的储水问题圆柱型水杯容器的储水问题: :

4、hhABC1.1.水位每升高水位每升高h h，试比较，试比较A A、B B、C C的储水的储水量量2.2.哪个储水本领大？哪个储水本领大？如何反映其储水如何反映其储水本领？本领？hQ深度水量S截面积思考与讨论思考与讨论 那电容器储存电荷的本领如何表那电容器储存电荷的本领如何表征呢？征呢？UQC 1 1、电容器所带电量、电容器所带电量Q Q与电容器两极板间的电与电容器两极板间的电势差势差U U的比值，叫电容器的电容。符号的比值，叫电容器的电容。符号C C。2 2、电容的定义式、电容的定义式: : Q Q指每一个极板带电量绝对值指每一个极板带电量绝对值, , U U表示电容器两板的电势差表示电容器

5、两板的电势差电压电压. .理解：理解： 电容器的电容与电容器的电容与Q Q、U U无关，由电容器无关，由电容器本身的结构决定。本身的结构决定。二二. .电容电容UQC 3 3、电容在数值上等于使两极板间的电势差增、电容在数值上等于使两极板间的电势差增加加1V1V时，所需要的电荷量。时，所需要的电荷量。 4 4、意义：电容是一个反映电容器容纳电荷本、意义：电容是一个反映电容器容纳电荷本领大小的物理量。领大小的物理量。5 5、单位：、单位： 国际单位制：法拉国际单位制：法拉法（法（F F） 1F=1C / V1F=1C / V 常用单位：微法（常用单位：微法（FF););皮法（皮法（pF) pF)

6、 1F=10 1F=106 6F=10F=101212pFpFUQC【误区警示【误区警示】理解电容的四点注意理解电容的四点注意(1)(1)电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量。电容是描述电容器容纳电荷本领的物理量。(2)(2)电容由电容器本身的介质特性与几何尺寸决电容由电容器本身的介质特性与几何尺寸决定。定。(3)(3)公式公式 是电容的定义式，对任何电容器是电容的定义式，对任何电容器都适用。都适用。(4)(4)对一个确定的电容器，其电容已确定，不会对一个确定的电容器，其电容已确定，不会随其带电荷量的改变而改变。随其带电荷量的改变而改变。QCU【例【例】( (多选多选) )如图所示是描述对给定

7、的电容器充电时其如图所示是描述对给定的电容器充电时其电荷量电荷量Q Q、电势差、电势差U U、电容、电容C C之间相互关系的图像之间相互关系的图像, ,其中正其中正确的是确的是( () )CDCD【变式训练【变式训练】电容器电容器A A的电容比电容器的电容比电容器B B的电容大的电容大, ,这表明这表明( () )A.AA.A所带的电荷量比所带的电荷量比B B多多B.AB.A比比B B容纳电荷的本领大容纳电荷的本领大C.AC.A的体积比的体积比B B的体积大的体积大D.D.两电容器的电压都改变两电容器的电压都改变1V1V时时,A,A的电荷量改变比的电荷量改变比B B的大的大B D D课堂训练课

8、堂训练 某一电容器，当带电量为某一电容器，当带电量为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）当所带电量减半时，电容器的电容为多少？少？（3 3）如果电容器不带电，电容为多少？）如果电容器不带电，电容为多少？研究平行板电容器研究平行板电容器的电容和哪些因素有关的电容和哪些因素有关? 平行板电容器的电容平行板电容器的电容【实验探究【实验探究】如图如图, ,把一个已充电的平行板电容器和一静电计把一个已充电的平行板电容器和一静电计相连。探究影响平行板电容器电容的因素。相

9、连。探究影响平行板电容器电容的因素。(1)(1)如何应用静电计判断电容的变化如何应用静电计判断电容的变化? ?提示：提示：由由Q=CUQ=CU可知可知, ,由于极板上的电量由于极板上的电量Q Q几乎不几乎不变变, ,所以电容器的电容所以电容器的电容C C与电压与电压U U成反比成反比, , 而电压而电压U U的大小与静电计指针的偏转角度的大小与静电计指针的偏转角度成成正比正比, ,即两个导体间的待测电压即两个导体间的待测电压U U通过静电计指通过静电计指针的偏转角度针的偏转角度指示出来指示出来: :变大变大, ,电压电压U U增大增大, ,说明说明C C减小减小; ;变小变小, ,电压电压U

10、U减小减小, ,说明说明C C增大增大。(2)(2)怎样通过实验探究平行板电容器的电容与各因素的关怎样通过实验探究平行板电容器的电容与各因素的关系系? ?提示：提示：保持极板上的电荷量保持极板上的电荷量Q Q和两极间距离和两极间距离d d不变不变, ,改变改变两极板的正对面积两极板的正对面积S,S, S S越大越大, ,静电计指示的电势差越小。静电计指示的电势差越小。可得到可得到:S:S越大越大,U,U越小越小, ,则则C C越大。越大。保持极板上的电荷量保持极板上的电荷量Q Q和两极板的正对面积和两极板的正对面积S S不变不变, ,改变改变两极板间的距离两极板间的距离d,d, d d越小越小

11、, ,静电计指示的电势差越小。静电计指示的电势差越小。可得到可得到:d:d越小越小,U,U越小越小, ,则则C C越大。越大。保持保持Q Q、S S、d d都不变都不变, ,在两极板中间插入电介质在两极板中间插入电介质, ,静电计静电计指示的电势差减小。指示的电势差减小。可得到可得到: :插入电介质插入电介质,U,U减小减小,C,C增大增大。(3)本实验应用的方法是什么本实验应用的方法是什么? 控制变量法。控制变量法。演示实验三、平行板电容器的电容三、平行板电容器的电容4sCkd1.1.板间是板间是真空真空时：时：2 .2 .板间板间充满介质充满介质时：时：4rsCkd式中式中 S S表示两板

12、的表示两板的正对面积正对面积 d d表示两板间的表示两板间的距离距离 r是电介质的是电介质的相对介电常数相对介电常数，与电介质的性，与电介质的性质有关。质有关。几种常用介质的相对介电常数：见课本几种常用介质的相对介电常数：见课本P31P31公式公式 与与 的比较的比较QCUrSC4 kd讨论：公式公式 与与 的比较的比较公式公式内容内容公式特公式特点点定义式定义式决定式决定式意义意义对某电容器对某电容器QU,QU,但但=C=C不变不变, ,反映电容器容反映电容器容纳电荷的本领纳电荷的本领平行板电容器平行板电容器,C,Cr r,CS,C,CS,C , ,反映反映了影响电容大小的因素了影响电容大小

13、的因素联系联系电容器容纳电荷的本领由电容器容纳电荷的本领由 来量度来量度, ,由本身的结由本身的结构构( (如平行板电容器的如平行板电容器的r r、S S、d d等因素等因素) )来决定来决定QCUQCUrSC4 kdrSC4 kdQUQU1d四、常用电容器1、固定电容器：电容固定不变如： 聚苯乙烯电容器 电解电容器 ：正负极不能接反，不能接交流电 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五、电容器使用时应注意的问题1、电容器的击穿电压：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。2、电容器的额定电压：电容器正常

14、工作时的最大电压 额定电压低于击穿电压3、注意电解电容器的极性1.(1.(多选多选) )关于电容器，下列说法正确的是关于电容器，下列说法正确的是( )( )A.A.若电容器不带电，则电容若电容器不带电，则电容C C为零为零B.B.电容电容C C与电容器所带电荷量与电容器所带电荷量Q Q成正比，与电压成正比，与电压U U成反比成反比C.C.电容电容C C与电容器所带电荷量与电容器所带电荷量Q Q的多少无关的多少无关D.D.平行板电容器的电容跟两极板间的距离成正比平行板电容器的电容跟两极板间的距离成正比E.E.平行板电容器的电容在两极板间距离和正对面积一定时，平行板电容器的电容在两极板间距离和正对

15、面积一定时，跟充满极板间的电介质的相对介电常数成正比跟充满极板间的电介质的相对介电常数成正比F.F.平行板电容器的电容在两极板间距离和电介质的相对介平行板电容器的电容在两极板间距离和电介质的相对介电常数一定时，跟两极板的正对面积成正比电常数一定时，跟两极板的正对面积成正比CEFCEF2.(2.(多选多选) )一个电容器的规格是一个电容器的规格是100 F100 F、25 V25 V，对这两，对这两个数据的理解正确的是个数据的理解正确的是( )( )A.A.这个电容器加上这个电容器加上25 V25 V电压时，电容才是电压时，电容才是100 F100 FB.B.这个电容器的最大电容是这个电容器的最

16、大电容是100 F100 F，当带电荷量较少时，当带电荷量较少时，电容小于电容小于100 F100 FC.C.这个电容器所加电压不能高于这个电容器所加电压不能高于25 V25 VD.D.这个电容器所加电压可以低于这个电容器所加电压可以低于25 V25 V，但电容不变，总，但电容不变，总是是100 F100 FCDCD3.(3.(多选多选) )传感器是把非电学量传感器是把非电学量( (如速度、温度、压力等如速度、温度、压力等) )的变的变化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当化转换成电学量的变化的一种元件，在自动控制中有着相当广泛的应用。如图所示是测定液面高度广泛的应用。如图所示是

17、测定液面高度h h的电容式传感器，在的电容式传感器，在导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯导线芯的外面涂上一层绝缘物质，放入导电液体中，导线芯和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外和导电液体构成电容器的两个极，导线芯外面的绝缘物质就是电介质，测出电容器面的绝缘物质就是电介质，测出电容器电容电容C C的变化，就可以知道的变化，就可以知道h h的变化情况，的变化情况，两者的关系是两者的关系是( )( )A.CA.C增大表示增大表示h h增大增大 B.CB.C增大表示增大表示h h减小减小C.CC.C减小表示减小表示h h减小减小 D.CD.C减小表示减小表示h h增大增大ACAC4

18、.(4.(多选多选) )如图所示是一个由电源、电阻如图所示是一个由电源、电阻R R与平行板电容与平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中中( )( )A.A.电阻电阻R R中没有电流中没有电流B.B.电容器的电容变小电容器的电容变小C.C.电阻电阻R R中有从中有从a a流向流向b b的电流的电流D.D.电阻电阻R R中有从中有从b b流向流向a a的电流的电流BCBC5.5.一个平行板电容器一个平行板电容器, ,使它每板电荷量从使它每板电荷量从Q Q1 1=3=31010-5-5C C增加到增加到Q Q2 2=3.6=3.6

19、1010-5-5C C时时, ,两板间的电两板间的电势差从势差从U U1 1=10V=10V增加到增加到U U2 2=12V,=12V,这个电容器的电容这个电容器的电容是多少是多少? ?如果使两极板间电势差从如果使两极板间电势差从U U1 1=10V=10V降为降为UU2 2=6V,=6V,则每板需减少多少电荷量则每板需减少多少电荷量? ?只把电容器只把电容器极板间的距离减半极板间的距离减半, ,它的电容变为多大它的电容变为多大? ?答案答案:3F1.210-5C6F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又相互靠近的又相互靠近的导体导体都可以构成电容都可以构成电容器。器。2 2、电容器的充电：电容器与电源相连，电源能量、电容器的充电：电容器与电源相连，电源能量电电场能场能 电容器的放电：电容器与导线相连，电场能电容器的放电：电容器与导线相连，电场能其他形其他形式能式能二、电容二、电